La soudure par friction linéaire ou vibration : Comment sont générées les oscillations pour la soudure par vibration ?

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Auteur(s)

Delphine Mathilde COSME : Consultante technique, experte en assemblage des matériaux (plasturgie et métallurgie)

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INTRODUCTION

La soudure par frottement permet d’assembler par simples déplacements linéaires relatifs deux pièces de matière thermo-fusibles compatibles. Le principe fonctionne donc pour tous les matériaux quels qu’ils soient mais, dans ces fiches pratiques, nous nous limiterons aux assemblages de pièces en thermoplastique.

Recherchons les paramètres pertinents en essayant d’expliquer l’environnement matériel de ce procédé de soudage.

Vous connaissez la soudure des thermoplastiques, mais vous ne connaissez pas la soudure par friction linéaire.
Vous avez des pièces en 3D injectées et vous souhaitez les assembler.
Vos pièces sont longues ou volumineuses ; vous ne réussissez pas à les souder en ultrason.
Vous devez changer de technologie et la soudure par vibration peut être une solution.

Avec les thermoplastiques, et lorsque toutes les conditions sont réunies, la soudure par vibration permet d’obtenir des soudures très résistantes et étanches à l’air.

Comment y parvenir ?
Quelle machine choisir ?
Quels types de problèmes rencontre-t-on ?
Sur quels paramètres agir alors ?

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https://doi.org/10.51257/a-v1-fic1279

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Comment choisir une machine de soudure par vibration ?

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4. Comment sont générées les oscillations pour la soudure par vibration ?

Dans ce procédé de soudure, la vibration est produite par un mouvement alternatif transversal (sur l’axe X) entre la pièce A (mobile) et la pièce B (fixe).

La pièce B reste solidaire du bâti de la machine et la pièce A est solidaire de la partie mobile.

La partie mobile de la machine est située au-dessus de la pièce A. Elle est contenue dans un bâti massif et alourdi (proche d’une tonne) pour confiner le plus possible les vibrations dans la pièce A.

4.1 Conception de la partie vibrante en soudage par vibration

Les peignes sont fixés :

d’une part (haut) au bâti de la machine appelé « le pont » (bridge en anglais) ;
d’autre part, sur un cadre un flottant appelé « driver box » en anglais.

Ils servent de ressorts et d’amplificateur.

Le cadre flottant sert de support de fixation pour l’outillage de la pièce A.

À noter

Le bloc constitué par les peignes, l’outillage du haut et la pièce A s’appelle « ensemble mobile » ou « vibrateur ».

La pièce A se loge parfaitement dans l’outillage conçu spécifiquement pour une machine donnée et sera fixée ou non dans son logement avant soudure.

Exemple : brides mécaniques ou autres (aspiration, clip…) de maintien.

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4.2 Gestion et fréquence des oscillations en soudage par vibration

Des électro-aimants poussent/attirent alternativement le cadre flottant de droite à gauche (sur l’axe X).

À la conception, les peignes sont judicieusement dimensionnés pour que l’oscillation maximale soit localisée au niveau du plan de joint de la pièce A et que la fréquence soit bien définie. Ils doivent être en résonance avec les électro-aimants.

Le mouvement alternatif est régulier, de fréquence et de longueur constantes au cours d’un cycle de soudage.

L’amplitude maximum est de l’ordre :