Saldatura a ultrasuoni: vantaggi e svantaggi

Abbiamo parlato della saldatura ad ultrasuoni come una delle tecnologie adatte all'assemblaggio di materiali termoplastici che, per definizione, sono sensibili al calore e possono essere trasformati e saldati riscaldando le parti coinvolte nella giunzione. Ma non sempre questa tecnologia risulta essere quella ottimale. Guardiamo assieme quelli che possono essere i vantaggi e gli svantaggi della saldatura ad ultrasuoni.


Vantaggi

  • Tecnologia ripetibile ed estremamente rapida. In alcuni casi, pochi decimi di secondo.
  • Non danneggia termicamente il materiale
  • Ottime proprietà meccaniche ed estetiche dei pezzi saldati
  • Possibilità di immediato utilizzo dei pezzi saldati
  • Possibilità di ottenere guarnizioni ermetiche eccellenti.
  • Possibilità di largo utilizzo in molte applicazioni.
  • Possibilità di automatizzare il processo produttivo.
  • Ottimo rapporto costo / applicazioni.
  • Consumo energetico molto ridotto.

Svantaggi

  • Il materiale deve essere rigido per trasportare l’energia ultrasonora senza avere troppe dissipazioni.
  • Difficoltà di saldatura di pezzi con geometrie complesse.
  • Difficoltà di saldatura di pezzi di grandi dimensioni se non con l’utilizzo di saldatrici speciali e costose.
  • Possibilità di danneggiamento di pezzi con pareti sottili.
  • Possibilità di rottura di parti con sezioni sottili.
  • Studio attento del giunto di saldatura.
  • Rumorosità elevata.

Esempi di giunti per la saldatura a ultrasuoniSuperifici e giunti di saldatura

Una delle caratteristiche più importanti nella saldatura con ultrasuoni è sicuramente la geometria delle superfici di assemblaggio.
Per ottenere cicli di saldatura brevi occorrono i giunti di saldatura, detti anche convogliatori di energia o direttori di energia. E’ proprio in queste zone che si concentrano le vibrazioni, con conseguente riscaldamento e fusione.

La configurazione e le dimensioni del giunto di saldatura devono essere scelte in base al
tipo di saldatura da eseguire e al materiale utilizzato. Si consiglia pertanto di progettare i pezzi in collaborazione con chi conosce a fondo la saldatura con questa tecnologia.
In molti casi, nonostante la corretta applicazione dimensionale dei giunti, si rende necessario apportare modifiche. E’ preferibile quindi procedere per tentativi, partendo da giunti di saldatura piccoli che eventualmente potranno essere modificati con facilità ritoccando lo stampo.

Esempi di giunti per la saldatura a ultrasuoni

Esempi di giunti per la saldatura a ultrasuoni
Un punto molto importante. Se non è possibile avere una regione di giunzione corretta, dimensionata e strutturata, allora semplicemente non bisogna utilizzare la saldatura a ultrasuoni.


Cosa va assolutamente evitato?

  • Aree di giunzione e direttori di energia piatto su piatto
  • Doppi direttori di energia (che possono ostacolarsi a vicenda)
  • Direttori di energia con angoli maggiori di 90° (fusione troppo lenta)
  • Assenza di contenimento del materiale in fusione
  • Pareti troppo sottili, specialmente su pezzi circolari (effetto Flash)
  • Interferenza meccanica tra le parti da saldare. I pezzi non possono vibrare.
  • Distanza tra contatto sonotrodo e giunto di saldatura troppo distante in materiali che non trasmettono bene la vibrazione (giunto di saldatura a campo lontano). 

Infine, su questo tema, va tenuto presente che tutti i termoplastici aumentano in volume nel passaggio da solido a liquido e poi si contraggono in raffreddamento. Un valore medio può essere considerato l’8% ma ci sono delle rilevanti eccezioni.

 

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