Comment choisir le bon matériel pour la tête d'outils à ultrasons?
La tête d'outil à ultrasons agit comme un guide d'onde acoustique ou un transformateur, amplifiant et concentrant les vibrations ultrasoniques sur la pièce. La tête d'outil à ultrasons s'étire et se contracte en longueur comme un ressort pendant le soudage plastique. Par exemple, une tête d'outil de 20 kHz est généralement une tige de résonance longue longueur d'onde à demi-longueur, avec ses molécules en expansion et en se contractant 20000 fois par seconde.
C'est pourquoi il est important de considérer les matériaux avec une bonne combinaison de propriétés acoustiques et mécaniques lors de la fabrication de têtes d'outils à ultrasons. Les trois matériaux suivants sont utilisés pour fabriquer des têtes d'outils à ultrasons en raison de leur résistance à la fatigue, de leurs propriétés acoustiques et de leur dureté de surface.
Titane:
Le titane est le matériau préféré pour fabriquer des têtes d'outils à ultrasons car il a une bonne résistance à la fatigue, d'excellentes propriétés acoustiques et une bonne dureté de surface, et est utilisée dans le soudage plastique, le soudage métallique et les emballages alimentaires.
Les têtes d'outils en titane peuvent être brasées à la surface du titane ou enduites de matériaux tels que des alliages durs, du nickel ou du téflon. Convient aux applications qui nécessitent une amplitude élevée et des surfaces plus dures.
Aluminium:
En raison de son coût relativement faible et de sa facilité de traitement, l'aluminium est souvent le choix préféré pour les résonateurs à ultrasons avec une faible contrainte et un impact / usion minimal.
L'aluminium a d'excellentes propriétés acoustiques et les grandes têtes d'outils sont généralement en aluminium.
En raison de son coût relativement faible, il est facile d'obtenir une large gamme de tailles de matières premières, ce qui en fait le meilleur choix pour fabriquer des têtes d'outils prototypes.
Traitement rapide et facile, réduisant le délai de livraison et les coûts de main-d'œuvre.
L'aluminium a une mauvaise dureté de surface et une force de fatigue modérée, ce qui le rend inapproprié pour des applications de production à long terme à haute usage. Cependant, les têtes d'outils en aluminium peuvent être enduites ou électropliées de nickel mou, de chrome mou et anodisé pour aider à atténuer ces problèmes.
Produits en acier:
Après traitement thermique, l'acier a une excellente résistance à l'usure en raison de la présence d'une grande quantité de carbures dans sa microstructure et peut être appliquée aux joints de soudage en métal ultrasoniques, aux joints d'étanchéité en plastique et aux joints d'insertion.
En raison de sa dureté, les têtes d'outils en acier sont plus fragiles et sont généralement utilisées pour les applications à faible amplitude.
