Saldatura a vibrazione delle materie plastiche: i principi

Tipologie di giunti nella saldatura a vibrazione

(La saldatura è una tecnica che permette l’unione in modo permanente di pezzi in materiale plastico, senza che siano necessari elementi addizionali come per esempio collanti.)

La saldatura a vibrazione consiste nell'unire due parti mediante frizione di una delle due contro l’altra. Lo sfregamento avviene attraverso la superficie di giunzione ed a causa del rapido movimento relativo dei due corpi, si crea un aumento della temperatura che in pochi secondi, porta alla fusione del materiale.

Il processo di fusione non avviene per mezzo di apporto esterno di calore, ma mediante la trasformazione diretta in calore, dell’energia prodotta dalla frizione. I pezzi sono messi in vibrazione "in modo forzato" l’uno rispetto all'altro ad una frequenza fissa, ad un'ampiezza predefinita e con una determinata pressione.
La pressione necessaria a tenere i pezzi a contatto tra loro durante il processo, è applicata, solitamente, tramite un pistone pneumatico o idraulico mentre la vibrazione è realizzata con attuatori elettromagnetici oppure per mezzo di un motore elettrico.

Al termine del ciclo di saldatura, le parti da unire, sono mantenute sotto pressione per un breve lasso di tempo nel quale si saldano. La zona di giunzione, una volta raffreddata, ha approssimativamente la stessa resistenza del materiale di cui è composto il pezzo; infatti, si ha una buona saldatura quando il pezzo sollecitato in modo da causarne rottura, non si rompe lungo la zona di giunzione.

Tipologie di vibrazione e di movimento

Esistono tre tipologie di saldatura a vibrazione, il cui nome prende origine dal movimento della testa vibrante durante il processo di saldatura.

Grafici relativi alla saldatura a vibrazioneIn particolare, esistono le seguenti tipologie:

  • Vibrazione lineare
  • Vibrazione orbitale
  • Vibrazione circolare

I movimenti che determinano lo spostamento, sono ottenuti in due modi:

  • Attuatori elettromagnetici 
  • Motore

Come si può notare, a causa del movimento generato, si hanno rendimenti del tutto differenti.

  1. Nella saldatura a vibrazione lineare, esistono zone in cui la velocità è nulla, in corrispondenza della inversione della direzione del moto lineare. L’energia sviluppata è massima quando la velocità è nulla e nulla quando la velocità è massima.
  2. Nella vibrazione orbitale, il rendimento del sistema è certamente più elevato. La velocità tangenziale ha un andamento più costante per cui l’andamento sinusoidale del sistema è meno accentuato.
  3. Nella vibrazione circolare, l’andamento è costante. Il movimento, senza cambi di direzione, permette di trasmettere l’energia di fusione in modo costante.

In alcune applicazioni, la scelta del moto vibratorio è determinata dalla geometria dei pezzi da assemblare.

Esempio di saldatura a vibrazione
In questa figura, un esempio classico di scelta obbligata di saldatura lineare
Esempio di saldatura con vibrazione circolare
Esempio di saldatura con vibrazione circolare

Le saldatrici a vibrazione

In genere, si tratta di macchinari di medie grandi dimensioni. Hanno costi elevati ed il consumo energetico è notevole. Quando si tratta di saldare pezzi di piccole dimensioni, queste saldatrici sono poco adatte anche se garantiscono il risultato di accoppiamento.

Sirius Electric ha recentemente messo a punto e brevettato, una saldatrice a vibrazione lineare particolarmente adatta a ottimizzare il rapporto tra dimensioni, consumo e costo.

 

 

 

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