Le applicazioni della saldatura a ultrasuoni sono ampie e si trovano in molte industrie tra cui quella elettrica e informatica, automobilistica e aerospaziale, medica e dell’imballaggio. Se due oggetti possono essere saldati ad ultrasuoni è determinato dal loro spessore. Se sono troppo spessi, questo processo non li unirà. Questo è il principale ostacolo nella saldatura dei metalli. Tuttavia, fili, connessioni di microcircuiti, lamiere, lamine, nastri e reti sono spesso uniti usando la saldatura a ultrasuoni. La saldatura a ultrasuoni è una tecnica molto popolare per l’incollaggio di materiali termoplastici. È veloce e facilmente automatizzabile, con tempi di saldatura spesso inferiori a un secondo e non è necessario alcun sistema di ventilazione per rimuovere il calore o lo scarico. Questo tipo di saldatura è spesso usato per costruire assemblaggi che sono troppo piccoli, troppo complessi o troppo delicati per le tecniche di saldatura più comuni.
Computer e industrie elettricheModifica
Nell’industria elettrica e informatica la saldatura a ultrasuoni è spesso usata per unire connessioni cablate e per creare connessioni in circuiti piccoli e delicati. Le giunzioni dei cablaggi sono spesso unite utilizzando la saldatura a ultrasuoni. I cablaggi sono grandi raggruppamenti di fili usati per distribuire segnali elettrici e potenza. Motori elettrici, bobine di campo, trasformatori e condensatori possono anche essere assemblati con la saldatura a ultrasuoni. È anche spesso preferita nell’assemblaggio di supporti di memorizzazione come unità flash e dischi per computer a causa degli alti volumi richiesti. La saldatura a ultrasuoni dei dischi del computer è stata trovata per avere tempi di ciclo inferiori a 300 ms.
Una delle aree in cui la saldatura a ultrasuoni è più utilizzata e dove si concentrano nuove ricerche e sperimentazioni è quella dei microcircuiti. Questo processo è ideale per i microcircuiti poiché crea legami affidabili senza introdurre impurità o distorsioni termiche nei componenti. I dispositivi a semiconduttore, i transistor e i diodi sono spesso collegati da sottili fili di alluminio e oro utilizzando la saldatura a ultrasuoni. Si usa anche per legare cablaggi e nastri, nonché interi chip ai microcircuiti. Un esempio di dove vengono usati i microcircuiti è nei sensori medici usati per monitorare il cuore umano nei pazienti con bypass.
Una differenza tra la saldatura a ultrasuoni e la saldatura tradizionale è la capacità della saldatura a ultrasuoni di unire materiali dissimili. L’assemblaggio di componenti di batterie è un buon esempio di dove questa capacità viene utilizzata. Quando si creano componenti per batterie e celle a combustibile, le connessioni di rame, nichel e alluminio di spessore sottile, gli strati di lamina e le reti metalliche sono spesso saldati insieme ad ultrasuoni. Strati multipli di lamina o rete possono spesso essere applicati in una singola saldatura eliminando passaggi e costi.
Industrie aerospaziali e automobilisticheModifica
Per le automobili, la saldatura a ultrasuoni tende a essere utilizzata per assemblare grandi componenti plastici ed elettrici come pannelli degli strumenti, pannelli porta, lampade, condotti dell’aria, volanti, tappezzeria e componenti del motore. Poiché la plastica ha continuato a sostituire altri materiali nella progettazione e fabbricazione di automobili, l’assemblaggio e l’unione di componenti in plastica è diventato sempre più un problema critico. Alcuni dei vantaggi della saldatura a ultrasuoni sono tempi di ciclo ridotti, automazione, bassi costi di capitale e flessibilità. Inoltre, la saldatura a ultrasuoni non danneggia la finitura superficiale, che è una considerazione cruciale per molti produttori di automobili, perché le vibrazioni ad alta frequenza impediscono la generazione di segni.
La saldatura a ultrasuoni è generalmente utilizzata nell’industria aerospaziale per unire lamiere sottili e altri materiali leggeri. L’alluminio è un metallo difficile da saldare con le tecniche tradizionali a causa della sua alta conduttività termica. Tuttavia, è uno dei materiali più facili da saldare usando la saldatura a ultrasuoni perché è un metallo più morbido e quindi una saldatura a stato solido è semplice da ottenere. Poiché l’alluminio è così ampiamente utilizzato nell’industria aerospaziale, ne consegue che la saldatura a ultrasuoni è un importante processo di fabbricazione. Inoltre, con l’avvento di nuovi materiali compositi, la saldatura a ultrasuoni sta diventando ancora più diffusa. È stata utilizzata nell’incollaggio della fibra di carbonio, un materiale composito molto diffuso. Numerosi studi sono stati fatti per trovare i parametri ottimali che produrranno saldature di qualità per questo materiale.
Industria medicaModifica
Nell’industria medica la saldatura a ultrasuoni è spesso usata perché non introduce contaminanti o degradazione nella saldatura e le macchine possono essere specializzate per l’uso in camere bianche. Il processo può anche essere altamente automatizzato, fornisce un controllo rigoroso sulle tolleranze dimensionali e non interferisce con la biocompatibilità dei pezzi. Pertanto, aumenta la qualità dei pezzi e diminuisce i costi di produzione. Articoli come filtri arteriosi, filtri per anestesia, filtri per il sangue, cateteri IV, tubi per dialisi, pipette, serbatoi per cardiometria, filtri per sangue/gas, maschere facciali e spike/filtri IV possono essere realizzati utilizzando la saldatura a ultrasuoni. Un’altra importante applicazione nell’industria medica per la saldatura a ultrasuoni è il tessile. Articoli come camici ospedalieri, indumenti sterili, maschere, cerotti transdermici e tessuti per camere bianche possono essere sigillati e cuciti usando la saldatura a ultrasuoni. Questo previene la contaminazione e la produzione di polvere e riduce il rischio di infezione.
Industria dell’imballaggioModifica
L’imballaggio è un’applicazione dove la saldatura a ultrasuoni è spesso usata. Molti articoli comuni sono creati o confezionati utilizzando la saldatura a ultrasuoni. La sigillatura di contenitori, tubi e blister sono applicazioni comuni.
La saldatura a ultrasuoni è anche applicata nel confezionamento di materiali pericolosi, come esplosivi, fuochi d’artificio e altri prodotti chimici reattivi. Questi articoli tendono a richiedere una sigillatura ermetica, ma non possono essere sottoposti ad alte temperature. Un esempio è un accendino a butano. Questo contenitore saldato deve essere in grado di resistere a pressioni e sollecitazioni elevate e deve essere ermetico per contenere il butano. Un altro esempio è l’imballaggio di munizioni e propellenti. Queste confezioni devono essere in grado di resistere ad alta pressione e stress per proteggere il consumatore dal contenuto. Quando si sigillano materiali pericolosi, la sicurezza è una preoccupazione primaria.
L’industria alimentare trova la saldatura a ultrasuoni preferibile alle tecniche di giunzione tradizionali, perché è veloce, sanitaria e può produrre guarnizioni ermetiche. I contenitori per il latte e i succhi di frutta sono esempi di prodotti spesso sigillati con la saldatura a ultrasuoni. Le parti di carta da sigillare sono rivestite di plastica, generalmente polipropilene o polietilene, e poi saldate insieme per creare un sigillo ermetico. Il principale ostacolo da superare in questo processo è l’impostazione dei parametri. Per esempio, se si verifica una sovrasaldatura, allora la concentrazione di plastica nella zona di saldatura può essere troppo bassa e causare la rottura del sigillo. Se la saldatura è insufficiente, il sigillo è incompleto. Variazioni nello spessore dei materiali possono causare variazioni nella qualità della saldatura. Alcuni altri articoli alimentari sigillati usando la saldatura a ultrasuoni includono involucri di barrette di caramelle, confezioni di cibo congelato e contenitori di bevande.