Soudage par ultrasons

Le soudage par ultrasons soude le métal grâce aux vibrations ultrasonores comme source d'énergie. Ce type de soudage convient aussi bien aux métaux qu'aux matériaux non métalliques. Il est utilisé pour le soudage à la molette, par points et par contours. Dans ce cas, des vibrations mécaniques de flexion et longitudinales sont utilisées. Le soudage par ultrasons soude le métal grâce à des vibrations ultrasonores d'une fréquence de 20 à 60 kHz. Ces vibrations sont générées par l'application d'un courant provenant d'un générateur ultrasonore au bobinage d'un transducteur magnétostrictif, composé de plaques minces de 0,1 à 0,2 mm. Le matériau de ces plaques permet des variations de dimensions géométriques lorsqu'elles sont exposées à un champ magnétique alternatif. L'orientation du champ magnétique le long de l'empilement de plaques facilite le raccourcissement ou l'allongement du magnétostricteur, convertissant ainsi les vibrations électriques haute fréquence en vibrations mécaniques.

Méthode de soudage par ultrasons

La méthode de soudage par ultrasons comprend les éléments suivants :

• les pièces à souder sont fixées ensemble sous pression ;
• sont soumis à des oscillations à haute fréquence, des vibrations se produisent, ce qui provoque une tension au point de connexion ;
• à la suite d'une telle connexion, de la chaleur est générée sur la surface en raison du frottement, la force du vecteur de vibration sur la surface est dirigée à angle droit ;
• L'énergie électrique à haute fréquence est convertie en mouvement mécanique vertical.

Des vibrations à haute fréquence se produisent lors du frottement à sec des particules sur les surfaces soudées, ce qui détruit les films d'oxyde superficiels. Ensuite, le frottement pur, plus intense, commence et des points de frottement se forment. Des grains se forment entre les deux surfaces métalliques, créant une limite commune.

La méthode de soudage par ultrasons est réalisée :

• par relief;
• chevauchement;
• en joignant un élément plat avec un élément rond ;
• en écrasant les bords ;
• pièces et films multicouches.

L'amplitude et le système d'oscillation mécanique sont des paramètres technologiques cruciaux d'un système de soudage, car ils transmettent l'énergie ultrasonore à la pièce. Pour un fonctionnement efficace, une amplitude de 30 à 70 µm est requise.

Soudage des métaux par ultrasons

Le soudage ultrasonique des métaux est une forme de soudage véritable. Les cristaux métalliques sont rapprochés à une distance atomique près, créant une puissante attraction et une soudure solide sans chauffer le métal jusqu'à son point de fusion. Ce procédé de soudage ne nécessite ni soudure, ni fils de connexion, ni nettoyage de surface ultérieur. C'est une méthode d'assemblage des métaux respectueuse de l'environnement.

Avantages du soudage ultrasonique des métaux :

• il n'est pas nécessaire de nettoyer la surface à souder, seulement de la graisse ;
• chauffage limité et localisé ;
• accessible dans les endroits difficiles;
• aucune émission nocive;
• fractions de seconde du chauffage au soudage ;
• Des tôles très fines jusqu'à 0,001 mm sont soudées.

Inconvénients de ce type de soudage :

• la gamme d'épaisseur est très limitée ;
• coût élevé des générateurs d’ultrasons ;
• compression externe supplémentaire.