Métaux soudables
Le soudage par ultrasons est idéal pour assembler des matériaux similaires mais peut également être utilisé pour assembler des matériaux différents. Il existe différentes méthodes de soudage, par exemple au laser, au chalumeau ou par ultrasons. Dans la méthode du soudage par ultrasons, les métaux sont assemblés sous l’action d’ondes ultrasons. Cette méthode est rapide et avant tout économe en énergie.
Technologie de soudage par ultrasons pour métaux non ferreux
Le soudage par ultrasons est utilisé avant tout sur des métaux non ferreux comme l’aluminium, l’argent, le cuivre et le nickel, sachant que les alliages à base de cuivre et d’aluminium représentent 90 % des applications. Il s’agit principalement du soudage de batteries ainsi que de raccords de câbles et terminaux dans les industries électrique et automobile. Une méthode de soudage ultra-fiable et de haute précision est essentielle ici.
Les métaux soudables non ferreux sont tous des métaux purs à l’exception du fer et des alliages (composés de différents métaux) qui présentent une proportion de fer inférieure ou égale à 50 %. Les métaux ferreux purs ne sont pas utilisés dans le soudage par ultrasons.
Soudage par ultrasons de l’aluminium
Étant donné l’importance de l’aluminium dans les industries de nos jours, le processus de soudage par ultrasons peut être une solution idéale pour un grand nombre d’applications. Par exemple, le soudage par point par ultrasons de l’aluminium et le soudage de tôles d’aluminium sont indispensables pour certaines applications dans l’industrie automobile. L’industrie électronique quant à elle profite de cette technologie pour assembler des conducteurs et d’autres petits composants. Les batteries lithium-ion, comme on en trouve généralement dans les véhicules hybrides et électriques d’aujourd’hui, exigent des raccords solides de leurs composants en aluminium pour être fiables et durables. Le soudage par ultrasons améliore les processus utilisés dans ces industries grâce à des temps de soudage courts, un rendement énergétique élevé et une haute résistance mécanique de l’assemblage final.
Soudage par ultrasons du cuivre
Tout comme l’aluminium, le cuivre est un composant essentiel sur un grand nombre de marchés de la haute technologie, dont notamment les équipements électroniques grand public. Le soudage par ultrasons a fait ses preuves et s’est démontré hautement efficace dans un grand nombre d’applications, telles que l’assemblage de conducteurs en cuivre et d’autres composants avec de nombreux métaux différents. Par ailleurs, grâce à cette méthode, les circuits imprimés équipés d’éléments en cuivre peuvent être assemblés en un clin d’œil par comparaison avec les technologies d’assemblage traditionnelles.
Disposer d’une méthode garantissant des soudures fiables et précises est crucial dans ces secteurs, en particulier sachant à quel point les éléments impliqués peuvent être petits. L’efficacité des outils utilisés et la vitesse à laquelle ces derniers travaillent jouent également un rôle capital dans l’importance que le soudage par ultrasons revêt dans ces industries aujourd’hui.
En tant que leader reconnu dans le domaine du soudage par ultrasons, Herrmann Ultraschall est votre première source de référence, quel que soit le type de métaux soudables devant être assemblés dans le cadre de vos projets. Pour en savoir plus, contactez-nous dès aujourd’hui.
Avantages du soudage par ultrasons de l’aluminium et du cuivre :
- temps de soudage court
- haut rendement énergétique
- haute précision
- durabilité des produits finaux
- zéro consommable
Les vibrations longitudinales fracturent la couche d’oxyde
L’énergie requise pour l’assemblage est fournie par des vibrations mécaniques. Pour cela, le générateur d’ultrasons produit des oscillations électriques dans la gamme 20 ou 35 kHz, à partir du courant alternatif de 50 Hz du secteur. Un convertisseur est utilisé pour transformer les oscillations électriques en vibrations mécaniques dans la même fréquence. L’outillage de soudage, appelé sonotrode, transfère les vibrations à la pièce à assembler. La sonotrode s’accouple avec la pièce à assembler qui se trouve face à elle et la fait vibrer dans le sens longitudinal. L’autre pièce est maintenue par une enclume structurée et ne bouge pas. La surface de couplage de la sonotrode doit également être structurée, sans quoi la pièce à assembler supérieure ne bougerait pas, autrement dit aucun mouvement relatif ne serait généré.
La couche d’oxyde est fracturée par le frottement intense au niveau des points d’assemblage, et les deux pièces à assembler sont fusionnées ensemble par liaison moléculaire sous l’application simultanée d’une pression. L’aspect décisif du soudage est non pas la chaleur générée, qui est bien en dessous du point de fusion, mais le mouvement relatif des deux pièces à assembler. La chaleur de traitement étant faible, il n’y a aucun effet négatif sur la structure cristalline de la substance. L’épaisseur maximale de matériau des pièces à assembler est de 5 mm maximum pour une feuille de cuivre, selon la surface de soudage. La puissance nécessaire est comprise entre 1000 et 12 000 W, selon l’application.
Importance de la visualisation du processus pour le soudage par ultrasons de métaux
La commande du système vérifie les paramètres du processus et les visualise. Cette représentation graphique des paramètres sur l’écran de la machine, avec notamment l’amplitude, l’énergie, la profondeur de soudure et la force de soudage, s’avère être un instrument important pour la garantie de la stabilité du procédé. Une fenêtre de traitement doit être déterminée pour chaque application en vue d’équilibrer les tolérances de matériaux et de production. À ce stade, toutes les étapes en amont du procédé de production de pile doivent être prises en compte. Il est important de réduire les rebuts au maximum, en particulier dans le cas de piles onéreuses.
Lors de la détermination des paramètres de soudage, en tenant compte de l’application, du matériau et de l’environnement de production, il est essentiel d’adopter une approche holistique dans sa réflexion. C’est pourquoi il est important d’impliquer les fournisseurs de technologie ultrasons le plus tôt possible dans le développement du produit. Herrmann Ultraschall voit dans le paramétrage précis de grandes opportunités d’amélioration de la qualité de production et de la durée d’utilisation des sonotrodes. Des corrélations peuvent être observées entre la stabilité de procédé et la réduction de particules, ainsi qu’entre les apports énergétiques, un convertisseur stable et la durée d’utilisation des outillages de soudage.
