Une pile ultrasonique est compatible lorsque son générateur, son convertisseur (transducteur), son booster et son cornet en option sont tous construits pour la même fréquence de résonance, et lorsque leurs interfaces électriques et mécaniques et leurs puissances ou amplitudes nominales correspondent. Quatre composants portant la même étiquette de fréquence ne constituent pas automatiquement une pile fonctionnelle. Acceptez une combinaison uniquement lorsque vous détenez la fréquence et la note de chaque élément, son dessin d'interface et une déclaration écrite indiquant sur quoi la combinaison a été réellement exécutée.
Ce que nécessite réellement la compatibilité des piles à ultrasons
La compatibilité signifie que la pile fonctionne comme un ensemble résonant entraîné à une fréquence unique : le convertisseur, le booster (lorsqu'il est utilisé) et le pavillon sont accordés pour résonner à la même fréquence ultrasonore, et le générateur délivre un signal électrique de haute puissance à cette même résonance. Les gammes industrielles sont généralement citées à 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz et 70 kHz.
Une correspondance résonante est la condition de départ, pas un test d'acceptation. Le même principe d'empilement sert à deux mécanismes d'assemblage différents : les métaux sont soudés sans faire fondre le métal de base, tandis que les thermoplastiques absorbent l'énergie et fondent localement au niveau du joint. Un empilement qui résonne ne vous dit donc encore rien sur la conception de votre joint, l'amplitude dont votre pièce a besoin ou la soudure que vous obtiendrez réellement.
Conservez l'accord de fréquence sur une seule ligne dans le dossier d'acceptation, à côté des dessins d'interface et de la déclaration écrite indiquant quelle combinaison a été exécutée ensemble.
Faire correspondre le générateur à la pile
Le générateur doit fournir son signal électrique de haute puissance à la fréquence de résonance de la pile, et ce qu'il peut produire doit être adapté au convertisseur et au klaxon qui y sont attachés. L'accord de fréquence est la condition d'entrée ; la capacité d'entraînement et la manière dont le générateur trouve et maintient la résonance déterminent si la combinaison se comporte sur votre presse.
Un générateur répertorié dans le catalogue RPS-SONIC est décrit comme doté d'un système de contrôle de fréquence intelligent qui suit un point de résonance. Demandez ce comportement par écrit, car c'est la partie de la correspondance que vous ne pouvez pas lire sur une plaque signalétique.
- La fréquence de fonctionnement nominale est égale à la fréquence nominale du convertisseur, indiquée sur la fiche technique plutôt que déduite d'une étiquette.
- La sortie du générateur est documentée comme étant adéquate pour la puissance nominale du convertisseur avec votre klaxon installé.
- Le comportement de suivi de résonance ou de contrôle de fréquence du générateur est décrit dans son manuel.
- Câble, connecteur et interface machine (signal de démarrage, verrouillages et montage) adaptés à votre presse.
- Le fournisseur indique pour quel convertisseur et quel klaxon le générateur est configuré ou avec lequel il a été testé.
- La plage de réglage de la sortie ou de l'amplitude et le réglage utilisé pour votre klaxon sont enregistrés.
Faire correspondre le transducteur (convertisseur) au générateur
Partez des propres données du convertisseur : sa fréquence nominale et sa puissance nominale doivent correspondre à ce pour quoi le générateur est conçu, sa connexion électrique doit correspondre et l'ajustement mécanique au-dessus et en dessous doit être celui pour lequel la pile a été conçue. Demandez ensuite la preuve que ce convertisseur et ce générateur ont fonctionné ensemble.
- Isolez-vous d’abord. Éteignez le générateur et débranchez-le de son alimentation électrique, puis suivez la procédure d'isolation énergétique et d'accès du manuel de la machine. Ne retirez ou n'installez jamais un convertisseur, un booster ou un klaxon lorsque la pile est connectée à l'alimentation.
- Enregistrez la fréquence nominale et la puissance nominale du convertisseur sur sa plaque signalétique ou sa fiche technique.
- Comparez ces chiffres avec la fréquence de fonctionnement et la puissance nominale du générateur. Si la documentation du générateur ne couvre pas la valeur nominale du convertisseur, arrêtez-vous et demandez avant d'aller plus loin.
- Vérifiez l'interface électrique : type de connecteur, longueur et tracé du câble, et si le fournisseur du générateur répertorie ce convertisseur ou un équivalent dans ses limites.
- Vérifiez l'interface mécanique : bride de montage, filetage du goujon, méplats de clé et longueur totale contre le booster ou le klaxon au-dessus et la presse en dessous.
- Demandez le dossier de qualification : une feuille de test ou une déclaration écrite montrant le convertisseur et le générateur fonctionnant ensemble, avec la fréquence et la puissance utilisées.
- Installez les pièces selon la procédure du manuel, rétablissez l'alimentation et confirmez que le générateur trouve et maintient son point de fonctionnement avant d'exécuter des pièces de production.
Faire correspondre le booster : facultatif, pas neutre
Un booster est optionnel : un stack peut être constitué uniquement de convertisseur et de klaxon. Lorsqu'un booster est installé, il se place entre le convertisseur et le pavillon, doit être réglé sur la même fréquence de résonance que les deux et ajoute une longueur que la course de presse, la hauteur de montage et le dégagement de l'outillage doivent prendre en compte.
Stack sans booster
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Position dans le stack
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Le convertisseur se connecte directement au klaxon.
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Exigence de fréquence
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Convertisseur et klaxon réglés sur la même fréquence de résonance à laquelle le générateur fonctionne.
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Ce qui change sur la machine
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Assemblage le plus court ; Le montage du klaxon et la course de presse sont définis pour une pile de convertisseur à klaxon.
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Documents à demander
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Données du convertisseur et du klaxon, dessins d'interface et enregistrement de la combinaison à deux éléments.
Stack avec un booster
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Position dans le stack
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Le booster se situe entre le convertisseur et le klaxon.
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Exigence de fréquence
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Le convertisseur, le booster et le klaxon sont tous réglés sur la même fréquence de résonance.
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Ce qui change sur la machine
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Montage plus long ; la course de la presse, la hauteur de montage et le dégagement de l'outillage doivent permettre le booster.
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Documents à demander pour
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la fréquence du Booster et le dessin de l'interface, ainsi qu'une déclaration de ce que la pile à trois éléments apporte à la pièce à usiner.
Faire correspondre le klaxon (sonotrode) au reste de la pile
Le klaxon entre en contact avec la pièce et doit être réglé sur la même fréquence de résonance que le convertisseur et le booster, tandis que son interface de montage et sa géométrie s'adaptent à votre articulation. La conception du klaxon est spécifique à l'application, le fichier de compatibilité nécessite donc un dessin et une amplitude nominale pour votre klaxon, pas seulement un chiffre de fréquence.
- La fréquence du pavillon est indiquée et correspond à la fréquence de résonance de la pile.
- Le filetage du goujon, la face d'accouplement et les méplats de la clé correspondent au booster ou au convertisseur auquel il se fixe.
- Un dessin du cornet avec les dimensions et la masse est fourni, afin que la course de la presse et le jeu puissent être confirmés.
- L'amplitude délivrée par le pavillon dans cette configuration d'empilement spécifique est indiquée par écrit.
- Lorsqu'une analyse de conception est proposée, demandez-la : une liste de sonotrodes RPS-SONIC décrit le pavillon comme analysé par FEA, demandez donc le résumé de l'analyse et les hypothèses qui la sous-tendent.
- Avant d'installer ou de retirer le klaxon, éteignez le générateur et débranchez-le de sa source d'alimentation, en suivant la procédure d'isolation du manuel.
Une fréquence de résonance, quatre éléments : le tableau de décision de compatibilité
Oui, le convertisseur, le booster et le klaxon doivent tous être réglés sur la même fréquence de résonance, et le générateur doit fonctionner à cette fréquence. La correspondance des valeurs nominales est nécessaire mais pas suffisante : les interfaces électriques et mécaniques ainsi que la demande de puissance et d'amplitude de votre klaxon doivent également correspondre.
Ce qui doit correspondre dans une pile de quatre éléments
| Élément |
Fonction dans la pile |
Ce qui doit correspondre |
Preuve à demander avant acceptation |
| Générateur |
Fournit le signal électrique haute puissance à la fréquence de résonance de la pile. |
La fréquence de fonctionnement est égale à la résonance de la pile ; la sortie convient au convertisseur et au klaxon installés. |
Fiche technique avec fréquence et puissance nominale, une description de son contrôle de fréquence, ainsi que le convertisseur et le klaxon pour lesquels il est configuré. |
| Convertisseur (transducteur) |
Convertit l'entraînement électrique en vibration mécanique à la fréquence réglée. |
Fréquence nominale identique à celle du générateur et du klaxon ; puissance nominale conforme au générateur ; connecteur et interface de montage identiques au dessin. |
Fiche technique, dessin d'interface et enregistrement de test le montrant fonctionnant avec ce générateur. |
| Booster (le cas échéant) |
Se place entre le convertisseur et le pavillon et est accordé sur la même fréquence de résonance. |
Fréquence, longueur totale de la course de presse et deux interfaces d'accouplement. |
Dessin du booster, fréquence indiquée et ce que la pile complète délivre sur la pièce une fois celle-ci en place. |
| Klaxon (sonotrode) |
Transfère la vibration dans la zone articulaire. |
Fréquence, interface avec le booster ou le convertisseur, demande d'amplitude par rapport à la capacité de la pile et géométrie de votre joint. |
Dessin du klaxon, évaluation de la fréquence et de l'amplitude, ainsi qu'un résumé de l'analyse de la conception lorsqu'il est proposé. |
Envoyez la machine et la pile que vous possédez déjà, pas seulement une fréquence : marque et modèle de la machine, données de la plaque signalétique du générateur, convertisseur, booster et klaxon existants avec numéros de pièces et dimensions, ainsi que des dessins ou des photographies de chaque interface. RPS-SONIC déclare qu'il demande des informations complètes sur la machine avant de fournir un composant afin que la pièce ne crée pas de problème de connexion et de correspondance. Traitez cet échange comme le début du contrôle, et demandez quand même la documentation qui en résulte.
- Machine : marque, modèle et type de presse, avec un dessin ou des photographies de l'interface de montage.
- Générateur : marque, modèle, fréquence nominale, puissance nominale, photographie de la plaque signalétique et type de connecteur.
- Pile existante : références et étiquettes pour le convertisseur, le booster et le klaxon, avec les chiffres de fréquence, de puissance ou d'amplitude, les dimensions et la masse.
- Interfaces : photographies en gros plan des goujons, des faces de contact, des méplats de clé, ainsi que du câble et du connecteur.
- Application : matériau et qualité de la pièce, conception des joints, zone de soudure, dessin de la pièce et cadence de production que vous devez atteindre.
- Ce que vous attendez en retour : la fréquence et l'évaluation par élément, les dessins d'interface, une déclaration indiquant quelle combinaison a été exécutée ensemble et les contrôles d'acceptation que vous pouvez répéter sur votre propre machine.
Là où s'arrête l'appariement des piles : bruit, sécurité et qualité des soudures
La correspondance corrige la fréquence de résonance et les interfaces ; il n'établit pas en soi la qualité de la soudure, une limite d'exposition au bruit sûre ou la bonne amplitude pour votre pièce. Ce sont des questions distinctes auxquelles répondent vos propres essais de soudage, votre fonction EHS et les limites documentées par les fabricants d'éléments.
Traitez d’abord. Les métaux et les thermoplastiques sont reliés par différents mécanismes selon le même principe de pile, de sorte qu'une pile compatible n'est que le système de livraison d'une conception commune qu'il vous reste à prouver sur des échantillons.
Bruit deuxième. Les sons à haute fréquence peuvent endommager l'audition, et le fait d'enfermer la machine ou d'utiliser une protection auditive sont les mesures d'atténuation généralement citées. Étant donné que le risque inclut les ultrasons aériens, une lecture ordinaire du bruit audible ne règle pas la question : l'Institut national américain pour la sécurité et la santé au travail recommande une limite d'exposition de 85 dBA comme moyenne pondérée dans le temps sur 8 heures avec un taux d'échange de 3 dBA, mais ce chiffre est une référence pour le bruit audible sur le lieu de travail, et non une limite pour les ultrasons. Demandez à votre fonction EHS un plan de mesure et de contrôle couvrant les fréquences produites par votre machine.
Troisièmement, la sécurité électrique. Toute inspection, nettoyage ou changement de composant sur la pile commence par éteindre le générateur et le débrancher de sa source d'alimentation, puis suivre la procédure d'accès autorisé du manuel.
Conclusion
Construisez le dossier d'acceptation avant d'accepter la pile : une ligne par élément avec sa fréquence et sa classification, un dessin d'interface pour chaque joint de la pile et une déclaration écrite indiquant quelle combinaison a été exécutée ensemble. Isolez ensuite l'alimentation avant tout montage, revérifiez le point de fonctionnement de votre machine et testez le joint sur des échantillons avant production.
Foire aux questions
Ce sont les questions que les ingénieurs posent le plus souvent lorsqu'un fournisseur propose un générateur, un convertisseur, un booster et un klaxon comme une seule pile assortie.
Puis-je coupler un générateur d’une marque avec un transducteur d’une autre marque ?
Parfois, une telle paire fonctionne, mais l'étiquette de la marque n'est pas une preuve. Ce qui compte est de savoir si la fréquence et la puissance nominale du convertisseur correspondent à ce pour quoi le générateur est conçu, si le connecteur et l'interface mécanique correspondent et si la paire spécifique a été documentée fonctionnant ensemble. Des catalogues regroupant les transducteurs par famille de marques, avec des chiffres tels que 15 kHz 2 600 W ou 20 kHz 2 000 W, décrivent ce qui est proposé pour chaque article ; ils ne montrent pas qu'une paire croisée de marques est qualifiée.
Quelle fréquence ultrasonore dois-je choisir pour mon stack ?
Il n’existe pas de fréquence universellement meilleure. Les gammes industrielles sont généralement citées à 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz et 70 kHz, et la pile doit être construite autour de celle que vous choisissez. Décidez-en avec votre fournisseur de klaxon et de convertisseur en utilisant vos données de pièces et de joints, puis exigez que le générateur, le convertisseur, le booster et le klaxon soient tous spécifiés à cette fréquence unique.
Le principe matériel est partagé, mais le mécanisme de jonction diffère. Dans les métaux, la soudure est réalisée sans faire fondre le métal de base ; dans les thermoplastiques, le matériau absorbe l'énergie et la fusion est locale au niveau du joint. Cette différence modifie l'outillage, la conception des joints et l'amplitude dont vous avez besoin, alors demandez de l'expérience dans votre propre classe de matériaux.
Les opérateurs ont-ils besoin d’une protection auditive autour d’une pile de soudage par ultrasons ?
Les sons à haute fréquence peuvent endommager l'audition, et le fait d'enfermer la machine ou d'utiliser une protection auditive sont les mesures d'atténuation généralement citées. Étant donné que le risque inclut les ultrasons aéroportés, une lecture audible pondérée A à elle seule ne répond pas à la question. Demandez à votre fonction EHS de mesurer les fréquences produites par votre machine et de définir les commandes, plutôt que de copier une limite sur une affiche de bruit.
Un booster peut-il être utilisé pour augmenter l’amplitude à n’importe quel niveau dont j’ai besoin ?
Un booster est facultatif et, une fois installé, il fait partie de la pile résonante. Il doit donc être accordé sur la même fréquence et ses interfaces doivent s'adapter au convertisseur au-dessus et au pavillon en dessous. Demandez ce que la pile complète fournit à la pièce avec et sans le booster, et restez dans les limites de ce que le convertisseur et le klaxon sont documentés. Si vous avez besoin de plus, le klaxon ou le convertisseur change également.
Si toutes les pièces sont évaluées à la même fréquence, la pile est-elle compatible ?
Non. La même fréquence nominale est une condition nécessaire, pas un test. Les interfaces doivent s'accoupler, le générateur doit être capable de piloter ce convertisseur et ce klaxon, la demande d'amplitude doit se situer dans les limites documentées de la pile et quelqu'un doit être capable de montrer la combinaison exacte fonctionnant ensemble.
