Analisi della saldatura ad ultrasuoni della plastica

Tra i tanti prodotti, la saldatura a ultrasuoni della plastica viene utilizzata in molti casi ed è stata utilizzata in automobili, elettrodomestici, imballaggi, giocattoli, elettronica e altre applicazioni commerciali. I suoi vantaggi unici: veloce, efficiente, pulito e solido, hanno ottenuto riconoscimenti da tutti i ceti sociali

Innanzitutto diamo uno sguardo al principio di saldatura: quando le onde ultrasoniche agiscono sulla superficie di contatto in plastica termoplastica, si producono decine di migliaia di vibrazioni ad alta frequenza al secondo. Questa vibrazione ad alta frequenza raggiunge una certa ampiezza e l'energia ultrasonica viene trasmessa attraverso la saldatura superiore. Nella zona di saldatura si generano temperature elevate localizzate a causa della grande resistenza acustica nella zona di saldatura, cioè nell'interfaccia delle due saldature. Inoltre, a causa della scarsa conduttività termica della plastica, essa non può dissiparsi nel tempo e raccogliersi nella zona di saldatura, per cui le facce di contatto delle due plastiche si sciolgono rapidamente e, dopo una certa pressione, si uniscono in una sola. Quando l'onda ultrasonica si ferma, lasciare che la pressione duri alcuni secondi per solidificarla, formando così una forte catena molecolare per scopi di saldatura, la forza di saldatura può essere vicina alla forza della materia prima.

Il processo di saldatura ad ultrasuoni è suddiviso in quattro fasi.

Fase 1: Il clacson entra in contatto con la parte, applica pressione e inizia a vibrare. Il calore da attrito dissipa le nervature che guidano l'energia e la soluzione scorre nella superficie di unione. Al diminuire della distanza tra le due parti, diminuisce la quantità di saldatura (la distanza tra le due parti dovuta al flusso del materiale fuso). Inizialmente la quantità di spostamento della saldatura aumenta rapidamente e poi rallenta man mano che la nervatura di guida dell'energia fusa si allarga e entra in contatto con la superficie della parte inferiore. Nella fase di attrito solido, il calore viene generato dall'energia di attrito tra le due superfici e dall'attrito interno della parte. Il calore da attrito fa sì che il materiale polimerico si riscaldi fino al punto di fusione. La quantità di calore dipende dalla frequenza di azione, dall'ampiezza e dalla pressione.

Fase 2: un aumento della velocità di fusione comporta un aumento della quantità di spostamento di saldatura e di contatto tra le superfici delle due parti. In questa fase si forma un sottile strato fuso e lo spessore dello strato fuso aumenta a causa della continua generazione di calore. Il calore in questa fase è generato dalla dissipazione viscosa.

Fase 3; lo spessore dello strato di soluzione nella saldatura rimane lo stesso e, accompagnato da una distribuzione di temperatura costante, si verifica una fusione allo stato stazionario.

Fase 4: Dopo un determinato periodo di tempo o dopo aver raggiunto uno specifico livello di energia, potenza o distanza, l'alimentazione viene spenta, la vibrazione ultrasonica viene interrotta e viene avviata la quarta fase. La pressione viene mantenuta e parte della soluzione in eccesso viene espulsa dall'articolazione. La quantità massima di spostamento viene raggiunta quando la saldatura viene raffreddata e solidificata e si verifica la diffusione intermolecolare.