Fer à souder ultrasonique à haute efficacité Soudure ultrasonique du verre pour l'industrie de la construction

Le brasage par ultrasons lie le verre, le titane, l'acier inoxydable et la céramique

I. Qu'est-ce qu'un fer à souder à ultrasons ?

Un fer à souder à ultrasons est un dispositif de soudage respectueux de l'environnement qui intègre le chauffage et la vibration ultrasonique à haute fréquence. Sa structure de base comprend un ensemble vibrant à cristal piézoélectrique, un élément chauffant (tel que la pointe du fer à souder) et une pointe de soudure métallique. La puissance ultrasonique (10~50W), la fréquence de vibration (généralement 20~60kHz) et la température de soudage (plage réglable de 120-400℃) peuvent être contrôlées avec précision via un panneau de commande. Son principe de fonctionnement de base est le suivant : tout d'abord, la soudure est fondue par l'élément chauffant ; ensuite, l'énergie de vibration à haute fréquence est transférée à la soudure fondue. L'effet de cavitation généré par la vibration décompose et disperse le film d'oxyde à la surface du matériau de base. Simultanément, l'effet de flux acoustique favorise le mouillage et la diffusion de la soudure avec le matériau de base, formant finalement un joint soudé dense. Un soudage de haute qualité peut être obtenu sans avoir besoin de flux.

II. Fonctions des fers à souder à ultrasons

* **Nettoyage et activation de la surface de soudure :** Grâce à la cavitation, les fers à souder à ultrasons éliminent les films d'oxyde et les impuretés de la surface des matériaux de base (métaux, verre, céramique, etc.), remplaçant l'effet de nettoyage chimique du flux et évitant la contamination résiduelle et la corrosion.
* **Amélioration de la qualité du soudage :** La vibration à haute fréquence force la soudure liquide à pénétrer dans les micropores et les fissures du matériau de base, expulsant les bulles de soudure et réduisant les défauts tels que le soudage incomplet et le soudage manqué. Il en résulte un joint soudé non poreux et à haute résistance, améliorant l'étanchéité et la durabilité de la connexion.
* **Simplification du processus de soudage :** Élimine le besoin de prétraitement de métallisation des matériaux non métalliques tels que le verre, permettant le brasage direct de matériaux dissemblables tels que les métaux et le verre/céramique. Cela raccourcit le processus de production et réduit la difficulté opérationnelle et les risques de qualité.
* **Adaptation aux divers besoins de soudage :** Équipés d'un réglage automatique de la fréquence et d'un contrôle précis de la température, les fers à souder à ultrasons peuvent contrôler la quantité de soudure et l'épaisseur du cordon de soudure lorsqu'ils sont combinés à des dispositifs d'alimentation en fil. Ils conviennent aux scénarios de soudage de différentes tailles et de différents matériaux, s'adaptant à la fois au soudage manuel et aux opérations de chaîne de production automatisée.

III. Principales industries d'application des fers à souder à ultrasons

* Industrie de la transformation en profondeur du verre : Collage hermétique du verre sous vide, soudage des électrodes en verre LCD, scellement du verre de fibre optique, etc.
* Industrie de l'électronique et des semi-conducteurs : Collage de puces de semi-conducteurs de puissance, collage de fils de circuits intégrés, connexion de composants de dissipation thermique de batteries à énergie nouvelle, brasage à basse température de graphène/carbure de silicium, etc.
* Industrie de l'énergie solaire : Soudage de contact d'électrodes de cellules solaires (cristallines, à couche mince) ;
* Industrie des moteurs et des appareils électroménagers : Soudage des enroulements de transformateurs (soudage de fil d'aluminium remplaçant le fil de cuivre), soudage des contacts de chauffage de la lunette arrière automobile, connexion des composants d'étanchéité des appareils électroménagers, etc.
* Industrie de la fabrication de précision et de la bijouterie : Métallisation du revêtement des lunettes optiques, fabrication de bijoux en verre, collage de petits accessoires de quincaillerie, etc.
* Laboratoire et domaines de traitement spéciaux : Soudage de matériaux spéciaux à petite échelle, recherche sur les processus d'assemblage de matériaux dissemblables, etc.

Par rapport aux procédés de soudage traditionnels, les fers à souder à ultrasons offrent plusieurs avantages clés dans le soudage du verre sous vide. Tout d'abord, ils permettent un soudage de haute qualité sans flux, l'un de leurs avantages les plus importants. L'effet de cavitation des ultrasons élimine directement le film d'oxyde de la surface du substrat, remplaçant l'effet de nettoyage chimique du flux. Cela permet non seulement d'éviter la génération de fumées nocives et de protéger l'environnement de production, mais aussi d'éliminer complètement l'impact des résidus de flux sur les équipements d'emballage et les niveaux de vide. De plus, cela élimine les étapes de nettoyage ultérieures, simplifiant considérablement le processus de production et réduisant les coûts. Deuxièmement, la qualité du soudage et les performances d'étanchéité sont supérieures. La vibration à haute fréquence force la soudure liquide à pénétrer dans les micropores et les fissures du matériau de base, scellant ces minuscules espaces et expulsant les bulles d'air de la soudure. Il en résulte un joint soudé poreux et dense, empêchant efficacement les défauts tels que les soudures incomplètes et les fuites, et améliorant considérablement le taux de réussite de l'étanchéité et le taux de qualification des produits en verre sous vide. De plus, la vibration ultrasonique augmente le nombre de liaisons rompues à la surface du verre, permettant une liaison électronique entre le verre et le métal, et créant une structure d'imbrication mécanique serrée entre les panneaux de verre. Cela améliore considérablement la résistance et la durabilité de la connexion, assurant les performances d'étanchéité à long terme du verre sous vide.

De plus, les fers à souder à ultrasons simplifient le processus de production et réduisent la difficulté opérationnelle. Le processus complexe de préparation de la couche de métallisation du verre dans les méthodes traditionnelles peut être omis. Les connexions de brasage verre-métal et verre-verre peuvent être réalisées directement sans traitement de métallisation du verre, ce qui raccourcit le cycle de production et réduit les risques de qualité causés par une préparation incorrecte de la couche de métallisation. Pendant ce temps, le fer à souder à ultrasons est doté d'un réglage automatique de la fréquence pour gérer les variations de charge de puissance pendant le processus de soudage, assurant la fiabilité du soudage. Sa température peut être contrôlée avec précision via un réseau local et, combinée à l'alimentation en fil et à la structure de préchauffage à air chaud, elle permet un contrôle précis de la quantité de soudure et de l'épaisseur de la soudure, s'adaptant aux besoins de soudage du verre sous vide de différentes tailles et spécifications. Enfin, il a un plus large éventail d'applications et est plus respectueux de l'environnement. Le fer à souder à ultrasons peut facilement souder divers matériaux en verre, tels que le verre conducteur et le verre sodocalcique, à différents métaux, ce qui le rend adapté à divers scénarios de soudage dans la production de verre sous vide. Ses caractéristiques d'utilisation de réactifs chimiques nocifs et d'absence d'émission de polluants s'alignent sur la tendance de développement de la production industrielle verte moderne, aidant les entreprises à réaliser des améliorations environnementales.

Fabrication électronique : Il est largement utilisé dans la production de circuits imprimés (PCB), pour souder des composants tels que des résistances, des condensateurs, des circuits intégrés, etc. sur le PCB. La haute précision et la fiabilité du soudage par ultrasons garantissent la qualité des produits électroniques.
Industrie automobile : Dans la fabrication de l'électronique automobile, comme la production d'unités de contrôle moteur, de modules d'électronique de puissance et de faisceaux de câbles automobiles, le soudage par ultrasons est utilisé pour obtenir des connexions fiables entre différents composants.
Aérospatiale et défense : En raison de sa grande fiabilité et de sa capacité à traiter des matériaux haute performance, le soudage par ultrasons est utilisé dans la production d'électronique aérospatiale et de défense, où la qualité et la fiabilité des joints de soudure sont de la plus haute importance.
Fabrication de bijoux : Il est également utilisé dans l'industrie de la bijouterie pour souder des métaux précieux et des pierres précieuses. Le contrôle précis et le processus de soudage en douceur du soudage par ultrasons permettent d'éviter d'endommager les matériaux délicats et d'assurer la qualité des bijoux.

Structure

Générateur d'ultrasons : Il s'agit du composant principal qui génère des signaux électriques à haute fréquence pour piloter le transducteur ultrasonique. Il dispose généralement de fonctions telles que le réglage de la fréquence et le contrôle de la puissance pour s'adapter aux différentes exigences de soudage.
Transducteur ultrasonique : Comme mentionné précédemment, il convertit l'énergie électrique en vibrations mécaniques. Le transducteur est généralement constitué de matériaux piézoélectriques qui présentent l'effet piézoélectrique, ce qui signifie qu'ils peuvent se déformer lorsqu'un champ électrique est appliqué et générer un champ électrique lorsqu'ils sont déformés.

Pointe de fer à souder : La pointe du fer à souder est conçue pour transmettre les vibrations ultrasoniques à la soudure et à la pièce. Elle est généralement fabriquée à partir de matériaux résistants à la chaleur et conducteurs de l'électricité, tels que le cuivre ou l'alliage de tungstène. La forme et la taille de la pointe du fer à souder peuvent être personnalisées en fonction des différentes applications de soudage.
Poignée et système de refroidissement : La poignée du fer à souder à ultrasons est conçue pour une utilisation et une prise en main faciles. Elle peut également intégrer un système de refroidissement pour éviter la surchauffe du transducteur et d'autres composants pendant le fonctionnement. Ceci est généralement réalisé grâce à des méthodes de refroidissement par air ou par eau.

Exemples d'applications

Fabrication électronique : Dans la production de composants électroniques, il est utilisé pour souder des électrodes sur des substrats en verre et en céramique, connecter des matériaux et des composants supraconducteurs et lier des fils dans des circuits intégrés hybrides.
Dispositifs optiques : Il est utilisé dans la fabrication d'ornements en verre et la métallisation des verres optiques, tels que la liaison de cerceaux métalliques à des fibres optiques en verre et le scellement de tubes en verre.
Industrie de l'énergie solaire : Il est utilisé pour le câblage des électrodes du verre des cellules solaires, simplifiant le processus de production et réduisant les coûts.