COMMENT FONCTIONNE LA COLLAGE DE FILS PAR ULTRASONS ET APPLICATIONS

Qu'est-ce que le soudage par fil par ultrasons Le

soudage par fil par ultrasons ou soudage par fil par ultrasons est un procédé de soudage industriel qui utilise des vibrations ultrasonores pour assembler des plastiques, des métaux ou des matériaux différents. Pendant le soudage, les matériaux assemblés sont généralement maintenus ensemble par une fixation (ou une enclume) et une sonotrode (un outil métallique qui vibre).

Lorsque la sonotrode applique des vibrations mécaniques aux surfaces à assembler, le frottement qui en résulte génère de la chaleur. Cette chaleur joint généralement les matériaux en 0,1 et 1 seconde.

On dit que le soudage par fil par ultrasons est un procédé de soudage à l'état solide car le soudage se produit en dessous du point de fusion du matériau. Ceci est particulièrement important pour les applications de collage de métaux où des températures élevées pourraient générer des propriétés indésirables.

Comment fonctionnent les systèmes de soudage par ultrasons

Le câblage par ultrasons commence par l'alimentation électrique, une petite boîte qui convertit le courant électrique entrant en un signal ultrasonique à haute fréquence.

Cette énergie électrique se dirige vers le convertisseur (ou transducteur) qui la transforme en vibrations mécaniques à travers des disques qui vibrent très rapidement. La taille de ces vibrations est appelée "amplitude", un paramètre clé lors de la configuration des systèmes de soudage par ultrasons.

Les vibrations sont alors amplifiées dans le booster et relayées au cornet de soudage (ou sonotrode). C'est la pièce métallique qui réalise la soudure en transférant les vibrations à la surface de la pièce. Le cornet est spécialement conçu pour épouser la forme de la surface à souder.


Applications de soudage de fils par ultrasons

La faisabilité du processus de soudage par ultrasons dépend de l'épaisseur des pièces à assembler. En règle générale, les pièces épaisses ne peuvent pas être assemblées par collage par ultrasons. L'épaisseur maximale est généralement de quelques millimètres et dépend de l'équipement et des matériaux assemblés.

En ce qui concerne le soudage des métaux par ultrasons, les applications sont limitées aux métaux malléables comme l'aluminium, le cuivre et le nickel. Le procédé est très populaire pour le collage de connexions de microcircuits, de tôles, de feuilles, de rubans et de treillis.

Les applications de collage par ultrasons sont réparties dans diverses industries :

• Industries informatiques et électriques (moteurs électriques, bobines de champ, transformateurs, condensateurs, etc.)
• Industries aérospatiale et automobile (batteries EV, panneaux de porte, volants, composants de moteur, etc.)
• Industrie médicale (filtres sanguins, cathéters IV, tubes de dialyse, masques faciaux, etc.)
• Industries alimentaires et de l'emballage (contenants de boissons, emballages de barres chocolatées, emballages d'aliments surgelés, produits chimiques réactifs, etc.)

Liaison par fils par ultrasons : Tendances dans l'industrie des véhicules électriques

La liaison par fils par ultrasons est une technologie importante pour l'assemblage des composants des modules de batterie. Les cellules doivent être connectées électriquement aux jeux de barres (ou collecteurs de courant) par des fils (généralement situés sur le dessus du module) pour que le courant soit distribué.

En plus d'utiliser la liaison par ultrasons, les fabricants de batteries utilisent de plus en plus la technologie laser pour leurs applications de liaison par fil.

Le nettoyage est une étape importante pour préparer les surfaces pour le soudage par fil par ultrasons, ceci est généralement réalisé par un nettoyage au plasma ou au laser. Étant donné que le collage par ultrasons a ses limites, les lasers sont parfois également utilisés pour le soudage.


Nettoyage au laser pour préparer les surfaces pour le soudage par fil par ultrasons

Collage par fil par ultrasonsnécessite une surface parfaitement propre sans graisse, poussière ou autres contaminants. Si la surface est même légèrement contaminée, le processus de collage peut échouer ou de la corrosion peut se produire.

Les batteries nécessitent un nettoyage soigneux pour éviter d'endommager leurs composants. Ainsi, les méthodes mécaniques qui génèrent de l'abrasion doivent être évitées.

Certains fabricants préparent les surfaces manuellement en les nettoyant avec de l'isopropanol, de l'acétone et des chiffons propres. Bien qu'ils puissent obtenir de bons résultats, cette solution n'est pas viable si les industriels veulent optimiser leurs processus et gagner en rapidité.

À l'heure actuelle, le nettoyage au laser est la seule solution qui permette une automatisation tout en nettoyant parfaitement les petites surfaces localisées.

Le nettoyage au laser peut être intégré dans la ligne de production juste avant le processus de soudage par fil. Cela empêche la recontamination de surface qui se produit autrement au fil du temps.


Soudage au laser pour remplacer le collage par ultrasons

Le câblage par ultrasons est une technologie flexible, mais elle a des limites, car elle ne peut être utilisée que pour les joints à recouvrement. Par conséquent, les soudures ne peuvent pas être conçues pour s'adapter à de petits espaces, et les conceptions de batteries en sont limitées.

Alors que les fabricants de batteries développent de nouvelles conceptions, beaucoup choisissent de remplacer le collage par ultrasons par le soudage au laser.

Le soudage au laser est un processus à grande vitesse et sans contact qui soude des surfaces en utilisant l'énergie d'un faisceau laser. Il offre les mêmes avantages que les fabricants de batteries obtiennent de la liaison par ultrasons :

• Convivial pour l'automatisation
• Zone affectée par la chaleur minimale (pas de changements microstructuraux causés par la chaleur)
• Pas besoin d'adhésifs ou de consommables (tels que des matériaux de soudure ou des fils)
• Excellente qualité de connexion
• Des matériaux différents peuvent être soudés

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