Gli ultrasuoni rappresentano un importante punto di riferimento per le aziende che si occupano della saldatura di pezzi stampati in plastica, della sigillatura di imballaggi o del taglio di tessuti. I pregi di questa tecnologia sono molteplici, non solo dal punto di vista della rapidità, ma anche in termini di efficienza energetica. Il processo di produzione che viene garantito dagli ultrasuoni si fa apprezzare per la sua efficienza, per la sua precisione e per la sua velocità: insomma, un processo ottimizzato dalle caratteristiche più che apprezzabili.

Per aiutarci alla stesura di questo contenuto sui vantaggi e funzionalità della tecnologia a ultrasuoni ci siamo rivolti a esperti del settore: Sonic Italia. La lavorazione di componenti ultrasonic è all’insegna dei più alti standard di qualità se ci si affida alle soluzioni e ai macchinari messi a disposizione da Sonic Italia. Questa azienda, in virtù di un consistente e continuo impegno a favore dell’innovazione e per assecondare le esigenze della clientela, assicura anche assistenza e consulenza tecnica in fase di installazione, insieme con un servizio post vendita efficiente. Le soluzioni proposte da Sonic Italia sono all’avanguardia e affidabili, ma soprattutto studiate su misura in base alle richieste.

Gli ultrasuoni

Quando si parla di ultrasuoni si fa riferimento a una particolare vibrazione meccanica caratterizzata da una frequenza che va da un minimo di 20 kHz a un massimo di 10 GHz. Di conseguenza, gli ultrasuoni non possono essere avvertiti dagli esseri umani, visto che il nostro udito si limite a frequenze che vanno da un minimo di 16 Hz e un massimo di 20 kHz. A produrre gli ultrasuoni è energia elettrica ad alta frequenza; essi, poi, vengono convertiti in energia meccanica. Il suono, poiché costituisce una vibrazione meccanica, si diffonde nell’aria (e non solo) a una specifica velocità come onda di compressione. La frequenza non è altro che una misura della velocità con la quale le ripetizioni di un evento costante si susseguono. Un Hertz corrisponde, invece, a una vibrazione al secondo.

La giunzione e la separazione a ultrasuoni

Quando gli ultrasuoni vengono sfruttati per la saldatura e il taglio, si utilizza l’energia convertita in onde sonore per far sì che la plastica venga fusa. Si ricorre a una frequenza differente in base al tipo di applicazione. C’è bisogno di un generatore e di un convertitore per fare in modo che la corrente venga trasformata in ultrasuoni; o, in altri termini, per garantire la conversione in vibrazioni meccaniche dell’energia elettrica. Prima di tutto il generatore converte l’energia della rete elettrica in una tensione HF, con una frequenza che può raggiungere i 70 kHz e che in ogni caso non scende mai sotto i 20.

Come funziona

Dall’energia elettrica ad alta frequenza nel convertitore a valle si produce la vibrazione meccanica. In questo convertitore ci sono dei dischi piezoelettrici, i quali vengono eccitati dall’energia elettrica, così da espandersi e contrarsi in maniera alternata. Il convertitore, per effetto di tale movimento, viene posto in vibrazione. Il generatore prestabilisce la frequenza e l’ampiezza degli ultrasuoni; esse poi sono inoltrate al sonotrodo e al booster a valle. Insieme, il sonotrodo, il booster e il convertitore compongono il sistema oscillante. Il sonotrodo, in particolare, corrisponde allo strumento di taglio e saldatura che è a contatto con il componente. I vari elementi del sistema oscillante devono essere calibrati gli uni con gli altri, dal punto di vista acustico, così che possano lavorare in maniera efficiente.

La saldatura a ultrasuoni

La saldatura a ultrasuoni, o giunzione a ultrasuoni a seconda di come la si voglia chiamare, fa sì che attraverso il sonotrodo siano trasmesse al materiale le vibrazioni meccaniche che scaturiscono dal convertitore. Il sonotrodo vibra e, per effetto del calore da attrito, eccita le molecole di plastica; il materiale, così, si fonde. Dopo la plastificazione e la seguente pressione di giunzione, il pezzo può essere modellato di nuovo. Ciò si verifica sia con la saldatura che con altre lavorazioni, quali l’incorporamento, la formatura, la rivettatura e la bordatura, dato che il principio che sta alla base della giunzione a ultrasuoni non cambia a prescindere dalla variante di saldatura. Nel caso del taglio a ultrasuoni, detto anche separazione a ultrasuoni, il materiale riceve la vibrazione meccanica tramite un coltello o una lama. La plastica viene separata dalla pressione minima e dall’attrito superficiale.