Les applications du soudage par ultrasons sont vastes et se retrouvent dans de nombreuses industries, notamment l’électricité et l’informatique, l’automobile et l’aérospatiale, le médical et l’emballage. Le fait que deux éléments puissent être soudés par ultrasons est déterminé par leur épaisseur. S’ils sont trop épais, ce procédé ne pourra pas les assembler. C’est le principal obstacle au soudage des métaux. Cependant, les fils, les connexions de microcircuits, les tôles, les feuilles, les rubans et les mailles sont souvent assemblés par soudage par ultrasons. Le soudage par ultrasons est une technique très populaire pour le collage des thermoplastiques. Elle est rapide et facilement automatisable, avec des temps de soudure souvent inférieurs à une seconde, et aucun système de ventilation n’est nécessaire pour évacuer la chaleur ou les gaz d’échappement. Ce type de soudage est souvent utilisé pour construire des assemblages trop petits, trop complexes ou trop délicats pour des techniques de soudage plus courantes.
Industries informatique et électriqueEdit
Dans l’industrie électrique et informatique, le soudage par ultrasons est souvent utilisé pour joindre des connexions câblées et pour créer des connexions dans de petits circuits délicats. Les jonctions des faisceaux de fils sont souvent jointes par soudage par ultrasons. Les faisceaux de fils sont de grands groupes de fils utilisés pour distribuer les signaux électriques et la puissance. Les moteurs électriques, les bobines de champ, les transformateurs et les condensateurs peuvent également être assemblés par soudage par ultrasons. Elle est également souvent privilégiée dans l’assemblage de supports de stockage tels que les lecteurs flash et les disques d’ordinateur en raison des volumes élevés requis. On a constaté que le soudage par ultrasons des disques d’ordinateur avait des temps de cycle inférieurs à 300 ms.
L’un des domaines dans lesquels le soudage par ultrasons est le plus utilisé et où se concentrent les nouvelles recherches et expérimentations est celui des microcircuits. Ce procédé est idéal pour les microcircuits car il crée des liaisons fiables sans introduire d’impuretés ou de distorsion thermique dans les composants. Les dispositifs à semi-conducteurs, les transistors et les diodes sont souvent reliés par de fins fils d’aluminium et d’or à l’aide du soudage par ultrasons. Elle est également utilisée pour relier des fils et des rubans ainsi que des puces entières à des microcircuits. Un exemple d’utilisation des microcircuits est celui des capteurs médicaux utilisés pour surveiller le cœur humain chez les patients ayant subi un pontage.
Une différence entre le soudage par ultrasons et le soudage traditionnel est la capacité du soudage par ultrasons à joindre des matériaux dissemblables. L’assemblage de composants de batteries est un bon exemple de l’utilisation de cette capacité. Lors de la création de composants de batteries et de piles à combustible, les connexions en cuivre, nickel et aluminium de faible épaisseur, les couches de feuilles et les mailles métalliques sont souvent soudées par ultrasons. Plusieurs couches de feuilles ou de mailles peuvent souvent être appliquées en une seule soudure, ce qui élimine les étapes et les coûts.
Industries aérospatiale et automobileEdit
Pour les automobiles, le soudage par ultrasons a tendance à être utilisé pour assembler de grands composants plastiques et électriques tels que les tableaux de bord, les panneaux de porte, les lampes, les conduits d’air, les volants, les garnitures et les composants du moteur. Comme les plastiques ont continué à remplacer d’autres matériaux dans la conception et la fabrication des automobiles, l’assemblage et la jonction des composants en plastique sont devenus de plus en plus critiques. Parmi les avantages du soudage par ultrasons, citons les faibles temps de cycle, l’automatisation, les faibles coûts d’investissement et la flexibilité. En outre, le soudage par ultrasons n’endommage pas la finition de la surface, ce qui est une considération cruciale pour de nombreux constructeurs automobiles, car les vibrations à haute fréquence empêchent la génération de marques.
Le soudage par ultrasons est généralement utilisé dans l’industrie aérospatiale pour assembler des métaux de faible épaisseur et d’autres matériaux légers. L’aluminium est un métal difficile à souder avec les techniques traditionnelles en raison de sa conductivité thermique élevée. Cependant, c’est l’un des matériaux les plus faciles à souder par ultrasons, car il s’agit d’un métal plus tendre et il est donc facile d’obtenir une soudure à l’état solide. L’aluminium étant largement utilisé dans l’industrie aérospatiale, il s’ensuit que le soudage par ultrasons est un procédé de fabrication important. En outre, avec l’arrivée de nouveaux matériaux composites, le soudage par ultrasons devient encore plus répandu. Il a été utilisé pour le collage de la fibre de carbone, un matériau composite très populaire. De nombreuses études ont été réalisées pour trouver les paramètres optimaux qui produiront des soudures de qualité pour ce matériau.
Industrie médicaleEdit
Dans l’industrie médicale, le soudage par ultrasons est souvent utilisé car il n’introduit pas de contaminants ou de dégradation dans la soudure et les machines peuvent être spécialisées pour une utilisation en salle blanche. Le procédé peut également être hautement automatisé, permet un contrôle strict des tolérances dimensionnelles et n’interfère pas avec la biocompatibilité des pièces. Par conséquent, il augmente la qualité des pièces et réduit les coûts de production. Des articles tels que les filtres artériels, les filtres d’anesthésie, les filtres sanguins, les cathéters intraveineux, les tubes de dialyse, les pipettes, les réservoirs de cardiométrie, les filtres à sang/gaz, les masques faciaux et les filtres de perfusion peuvent tous être fabriqués par soudage par ultrasons. Les textiles constituent une autre application importante de la soudure par ultrasons dans l’industrie médicale. Des articles tels que les blouses d’hôpital, les vêtements stériles, les masques, les patchs transdermiques et les textiles pour salles blanches peuvent être scellés et cousus à l’aide de la soudure par ultrasons. Cela empêche la contamination et la production de poussière et réduit le risque d’infection.
Industrie de l’emballageEdit
L’emballage est une application où la soudure par ultrasons est souvent utilisée. De nombreux articles courants sont soit créés, soit emballés à l’aide du soudage par ultrasons. Le scellement de conteneurs, de tubes et de blisters sont des applications courantes.
Le soudage par ultrasons est également appliqué dans l’emballage de matériaux dangereux, tels que les explosifs, les feux d’artifice et autres produits chimiques réactifs. Ces articles ont tendance à nécessiter une fermeture hermétique, mais ne peuvent pas être soumis à des températures élevées. Un briquet au butane en est un exemple. Ce conteneur soudé doit être capable de résister à une pression et à une contrainte élevées et doit être hermétique pour contenir le butane. Un autre exemple est l’emballage des munitions et des propergols. Ces emballages doivent être capables de résister à une pression et à une contrainte élevées pour protéger le consommateur de leur contenu. Lors du scellement de matières dangereuses, la sécurité est une préoccupation majeure.
L’industrie alimentaire trouve la soudure par ultrasons préférable aux techniques d’assemblage traditionnelles, car elle est rapide, sanitaire et peut produire des joints hermétiques. Les contenants de lait et de jus sont des exemples de produits souvent scellés par soudage par ultrasons. Les parties en papier à sceller sont recouvertes de plastique, généralement du polypropylène ou du polyéthylène, puis soudées ensemble pour créer un joint hermétique. Le principal obstacle à surmonter dans ce procédé est le réglage des paramètres. Par exemple, en cas de sursoudure, la concentration de plastique dans la zone de soudure peut être trop faible et provoquer la rupture du joint. Si la soudure est insuffisante, le joint est incomplet. Les variations de l’épaisseur des matériaux peuvent entraîner des variations de la qualité de la soudure. Parmi les autres articles alimentaires scellés à l’aide de la soudure par ultrasons, citons les emballages de barres chocolatées, les emballages de produits surgelés et les récipients de boissons.