Joindre du fil à de petites pièces métalliques

Depuis le début des années 1980, les ultrasons sont utilisés pour l'épissage des fils et pour souder les fils aux connecteurs et bornes métalliques. Photo fournie par Emerson, montrant la technologie de soudage des métaux par ultrasons de Branson

Le soudage par ultrasons épisse efficacement les fils toronnés (en haut) et étamés. Photo gracieuseté de Sonobond Ultrasons Inc.

La soudeuse SPG 2600 soude par ultrasons des faisceaux de fils allant jusqu'à 20 millimètres carrés à une seule borne. Photo gracieuseté de Sonobond Ultrasons Inc.

Lorsqu’une personne moyenne ouvre un réfrigérateur et attrape une canette ou une bouteille de soda trop chaude, sa première réaction est la déception. Mais, si cette personne est un assembleur de faisceaux pour ce type d'appareil, sa première pensée est la suivante : vérifiez le faisceau de câbles du ventilateur de l'évaporateur. Tout en l'inspectant pour détecter l'usure et les dommages, il apprendra également si les fils ont été soudés ou soudés aux connecteurs, et dans quelle mesure l'un ou l'autre processus a été exécuté.

Il verra très probablement que les fils sont soudés par ultrasons. Les fabricants de harnais qui servent le marché des produits blancs préfèrent de plus en plus cette technologie car elle produit des connexions fiables avec une conductivité élevée.

Cela ne veut pas dire que tous ces fabricants de harnais se sont tournés vers le soudage par ultrasons. Beaucoup préfèrent encore le soudage et le brasage par résistance. Le premier est économique et capable d'assembler des matériaux similaires et différents, tandis que le second reste populaire pour terminer les fils étamés et pour la production en faible volume.

Ce que les fabricants savent avec certitude, c'est que les trois méthodes sont efficaces pour joindre des fils à des pièces métalliques, ainsi que pour assembler deux ou plusieurs fils. Ils savent également qu'il est essentiel de bien comprendre tous les avantages et les inconvénients de chaque technologie pour sélectionner le meilleur processus d'assemblage pour une application.

Depuis le début des années 1980, les ultrasons sont utilisés pour l'épissage des fils et pour souder les fils aux connecteurs et bornes métalliques. Le processus consiste à faire vibrer des brins de corde vibrante ensemble sous pression à une fréquence de 15 à 40 kilohertz. L'énergie vibratoire disperse les oxydes de surface pour créer un grippage sur les brins et former une liaison métallurgique à l'état solide.

« Le processus par ultrasons permet d'obtenir une soudure à faible résistance », note Joe Stacy, employé par Emerson en tant que directeur national des ventes pour Branson Ultrasons Metal Welding, Amériques. "Et une soudure à faible résistance permet d'utiliser des câbles plus petits, ce qui permet aux fabricants d'économiser de l'argent et de l'espace."

Généralement, les matériaux conducteurs comme l’aluminium, le nickel, l’argent, le cuivre et l’or sont soudés par ultrasons. Le processus consomme environ 80 % d’énergie en moins que le soudage par résistance et ne nécessite pas de refroidissement par eau. Et contrairement au brasage, le soudage par ultrasons ne nécessite pas de flux ou de matériaux d'apport.

Le système 2032S de Branson produit des épissures de fils de haute qualité dans une section transversale de 0,7 à 40 millimètres carrés. Equipé d'une alimentation Versagraphic, le système ajuste automatiquement et instantanément les paramètres d'épissure, notamment la largeur, la pression, l'amplitude et l'énergie. Les opérateurs peuvent programmer un nombre prédéfini d'épissures en séquence pour une efficacité de production optimale. Les autres fonctionnalités standard incluent une enclume rétractable (pour maximiser la zone de chargement du fil), un outil de rassemblement (pour un retrait facile des épissures) et de l'air de refroidissement pour augmenter la durée de vie de l'outil dans les environnements de production élevée.

« Quelles que soient les industries qu'ils servent, les fabricants de harnais ont besoin de soudeurs fiables et rentables 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 », explique Stacy. « Le soudage par ultrasons est toujours rentable, et c'est l'une des principales raisons de sa popularité croissante. »

Janet Devine, présidente de Sonobond Ultrasons Inc., affirme que l'évolution de la technologie des machines aide également le soudage par ultrasons à conserver ses avantages économiques et efficaces par rapport aux autres méthodes d'assemblage. Les transducteurs piézoélectriques en céramique, par exemple, sont capables de fonctionner efficacement à haute tension et à haute température (jusqu'à 300 °C). De plus, l’alimentation électrique et l’électronique offrent une précision et un contrôle numériques.

La soudeuse SPG (single point ground) 2600 de Sonobond soude par ultrasons des faisceaux de fils allant jusqu'à 20 millimètres carrés (18 fils maximum) à une seule borne. L'unité contrôlée par microprocesseur réalise la soudure en une seule impulsion avant de replier automatiquement les bras terminaux pour soulager les contraintes sur le joint. Il manipule des fils standards et légèrement étamés ou oxydés.