WOLF PRODUCTIONS SYSTEMES Plastic welding - Soudage thermoplastique par laser

technique de thermo soudage de pièce plastique

Soudage de pièces thermoplastiques par laser à diodes

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Introduction sur le soudage de pièces plastiques par laser
Le soudage de pièces thermoplastiques est une opération qui permet de réunir entre elles et de façon irréversible deux ou plusieurs pièces sans emploi d'une matière d'apport. La méthode utilisée pour l'assemblage consiste à élever la température sur les plans de joints jusqu'au point de fusion. Les parties chauffées sont mise en pression l'une contre l'autre et se retrouvent alors soudées entre elles. La température de fusion des pièces à souder doit être du même ordre de grandeur.

La friction et les ultrasons sont des techniques de soudage traditionnellement utilisées.
Le soudage par laser est une nouvelle technique qui s'est imposée depuis la généralisation des lasers à diodes de grande puissance. Le résultat avec une soudure laser est parfaitement étanche et est au moins deux fois plus solide qu'une soudure ultrasons.

Principe du soudage par laser
La matière de la pièce qui est la plus proche de la source laser doit être transparente aux rayons du laser. La transparence ou le coefficient de transmission doit être supérieur à 10%. La matière de la pièce la plus éloignée de la source laser doit être absorbante. La température du matériau absorbant va s'élever jusqu'à la fusion et va fondre par conduction le matériau transparent. Les pièces doivent être mises en pression entre elles pendant le tir laser. L'asservissement du soudage laser peut être contrôlé mécaniquement ou à l'aide de rayons infrarouges (IR). La largeur du cordon de soudure est paramétrable.

Domaine d'application des robots thermoplastiques Wolf
Les robots laser Wolf sont utilisés pour du soudage de composants de petites ou moyennes dimensions et n'excédant pas la taille d'une palette de 500 x 500 mm.
L'industrie automobile est le principal domaine d'application des robots Wolf. Le soudage au laser y est adapté car le résultat est parfaitement étanche, ce qui protège les pièces sensibles contre les liquides et les poussières. De plus, la technique laser permet de souder des boîtiers ayant des formes géométriques complexes.

Deux technologies sont possibles

1. Soudure laser en mode quasi-simultané
Utilisation d'un laser à diodes de forte puissance (200 ou 350 Watt). Le faisceau Laser effectue un balayage rapide de la forme de soudure. Le balayage du faisceau laser par des miroirs galvanométriques permet de déplacer le faisceau laser à très grande vitesse sur la ligne de forme. Une pression est exercée sur les deux pièces. Une zone d'écrasement peut être prévue. La mesure de l'écrasement permet de réguler le procédé, ce qui garanti la performance du process et sa reproductibilité. La répartition de l'énergie est homogène sur tout le contour de la soudure.
Pour l'assemblage des thermoplastiques, le soudage quasi simultané par opposition au soudage laser en mode contour (chap 2.) assure une élévation progressive et homogène de la température, élimine les éventuelles distorsions, et peut être adapté à n'importe quelle forme.
Description de l'unité laser quasi-simultané Wolf :
Laser à diodes 200Watt ou 350Watt, 805-810nm
La forme du rayon laser est générée par un scanner galvanométrique à miroirs.

2. Soudure laser en mode contour
Le faisceau Laser effectue le contour de la forme de soudure avec une vitesse comprise entre 20 à 40 mm/secondes. Le déplacement du Laser est réalisé par un motorisation.
Une pression est exercée sur les deux pièces. Le coût de l'équipement est nettement inférieur à un équipement de soudure en mode quasi-simultané (jusqu'à -50%).
La station de soudage par laser contour utilise généralement les deux principes suivants :
- La source laser est montée sur un robot Y/X qui déplace le rayon du laser sur le contour du plan de joint de l'assemblage.
- Le laser est monté sur un bloc optique rotatif Rotation-Optic. Cela permet de souder des pièces de formes circulaires ou cylindriques.
Description de l'unité laser contour Wolf :
Laser à diodes 50 Watt ou 75 Watt, 808nm


Avantages du soudage par laser :

  • La mise en oeuvre est simple
  • La forme de la ligne de soudure est paramétrable
  • La largeur du cordon de soudure est paramétrable
  • Le procédé de soudure est sans contact, ce qui permet d'obtenir des résultats d'excellente qualité et reproductible
  • Les pièces soudées au laser résistent à des charges mécaniques élevées.
  • L'énergie calorifique n'est appliquée que sur les surfaces à souder ce qui évite la déformation des pièces
  • L'étanchéité est garantie
  • L'encapsulation est sécurisée lorsque les pièces intègrent des éléments fonctionnels sensibles de type électronique, électromécanique ou mécanique.
  • La possibilité de souder des couples de plastiques dissemblables

    Exemples de réalisations :
    - Capteurs
    - bouton poussoir
    - raccord hydraulique
    - loupe
    - Cartes clefs, télécommandes d'ouverture des portes
    - corps de pompe

    exemple N1 de thermo soudage de pièce plastique exemple N6 de thermosoudage de pièce plastique exemple N3 de thermo soudage de pièce plastique exemple N5 de thermosoudage de pièce plastique exemple N4 de thermosoudage de pièce plastique exemple N2 de thermo soudage de pièce plastique
    exemple N6 de thermosoudage de pièce plastique exemple N6 de thermosoudage de pièce plastique exemple N6 de thermosoudage de pièce plastique exemple N6 de thermosoudage de pièce plastique exemple N6 de thermosoudage de pièce plastique



    Codes des principaux plastiques
    code nom français
    (nom anglais)
    type de matière
    ABS Acrylonitrile butadiène styrène
    (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
    thermoplastique
    AMC
    (Alkyd Molding Compound)
     
    AMMA Acrylonitrile méthacrylate de méthyle
    (Acrylonitrile Methyl Methacrylate )
    thermoplastique
    ASA
    (Acrylonitrile Styrene Acrylate)
     
    CA Acétate de cellulose
    (Cellulose Acetate)
    thermoplastique
    CAB Acétobutyrate de Cellulose
    (Cellulose Acetate Butyrate)
     
    CAP AcétoPropionate de Cellulose
    (Cellulose Acetate Propionate)
     
    DAP Phthalate de Diallyle
    (Diallyl Phthalate)
     
    DMC
    (Dough Molding Compound)
     
    E/P Plastique Ethylène/Propylène copolymère
    (Ethylene/Propylene)
    thermoplastique
    ETFE
    (Ethylene/Tetrafluoroethylene)
    thermoplastique
    EVAC Ethylene-Vinyl Acetate (EVA)
    (Ethylene/Vinyl Acetate)
    thermoplastique
    EVOH Ethylene- Alcool Vinylique (EVA)
    (Ethylene-Vinyl Alcohol )
    thermoplastique
    EP époxydes
    (Epoxy)
    thermodurcissable
    FEP Perfluoro(Ethylène-Propylène),ex-PFEP
    (Perfluoroethylene Propylene)
     
    LCP Polymère à cristaux liquides
    (Liquid Crystal Polymer)
     
    M/P
    (Melamine/Phenolic)
    thermodurcissable
    MABS Methyl-Methacrylate-Acrylonitrile-Butadiene-Styrene
    (Methyl Methacrylate Butadiene Styrene)
    thermoplastique
    MC Méthyl cellulose
    (Dough Molding Compound)
    thermoplastique
    MF Résine Mélamine-Formaldéhyde
    (Melamine-Formaldehyde)
     
    MBS Methyl-Methacrylate-Butadiene-Styrene
    (Methyl Methacrylate Butadiene Styrene)
    thermoplastique
    PA Polyamide
    (Polyamide (Nylon) )
    thermoplastique
    PAI Polyamide Imide
    (Polyamide Imide)
    thermoplastique
    PAR Polyarylate
    (Polyarylate)
     
    PBR Caoutchouc Butadiène-vinylpyridine
    (Polybutadiene-vinylpyridine Rubber)
    caoutchouc synthétique spécial
    PBT (Polyester) Polybutylène Téréphthalate
    (Polybutylene Terephthalate (polyester)
    thermoplastique
    PC Polycarbonate
    (Polycarbonate)
    thermoplastique
    PC/A
    (Polycarbonate/Acrylic)
     
    PCTFE Polychlorotrifluoroéthylène
    (Polychlorotrifluoroethylene)
     
    PE Polyéthylène
    (Polyethylene)
    thermoplastique
    PEC Polyestercarbonate
    (Polyestercarbonate)
    thermoplastique
    PEEK Polyétheréthercétone
    (Polyetheretherketone)
    thermoplastique
    PEEST Polyétherester
    (Polyétherester)
    thermoplastique
    PEI Polyéther Imide
    (Polyether Imide)
     
    PEK Polyéthercétone
    (Polyetherketone)
    thermoplastique
    PEN Polyester: Poly(naphtalate d'éthylène)
    (Poly Ethylene naphtalate Polyester)
    thermoplastique
    PESU Polyéthersulfone
    (Polyethersulfone)
    thermoplastique
    PET Polyester: Poly(éthylène téréphthalate)
    (Polyethylene Terephthalate)
    thermoplastique
    PETP (Poly)térephtalate de polyéthylène thermoplastique
    PF Phénoplaste Résine phénol-formaldéhyde
    (Phenol-Formaldehyde (Phenolic) )
    thermodurcissable
    PFA Polymère Perfluoro Alcoxyl Alcane
    (Perfluoro Alkoxyl Alkene)
    thermoplastique
    PI Polyimide
    (Polyimide)
    thermoplastique
    PK Polycétone
    (Polyketone)
    thermoplastique
    PMMA Polyméthacrylate de méthyle
    (Polymethyl Methacrylate)
    thermoplastique
    PMP Polyméthyl Pentène
    (Polymethyl Pentene)
    thermoplastique
    POM Polyoxyméthylène , polyacétal
    (Polyoxymethylene (Acetal) )
    thermoplastique
    PP Polypropylène
    (Polypropylene)
    thermoplastique
    PP/EPDM Alliage Polypropylène /EPDM
    (Polypropylene/EPDM thermoplastic rubber)
    caoutchouc thermoplastique
    PPE Poly(phénylène Ether)
    (Polyphenylene Ether)
    thermoplastique
    PPOX Poly(oxyde de propylène)
    (Polyphenylene Oxide)
    thermoplastique
    PPHOX
    (Polyphenylene Oxide)
     
    PPS Poly(Sulfure de phénylène)
    (Polyphenylene Sulfide)
    thermoplastique
    PS et PSB Polystyrène
    (Polystyrene)
    thermoplastique
    PSU Polysulfone
    (Polysulfone)
    thermoplastique
    PTFE Polytétrafluoréthylène
    (Polytetrafluoroethylene)
    thermoplastique
    PUR Polyuréthane
    (Polyurethane)
    thermodurcissable
    PVAC Poly(Acétate de vinyle)
    (Polyvinyl Acetate)
    thermoplastique
    PVC Poly(Chlorure de vinyle)
    (Polyvinyl Chloride)
    thermoplastique
    PVDF Poly(Fluorure de vinylidène)
    (Polyvinylidene Fluoride)
    thermoplastique
    PVF Poly(Fluorure de vinyle)
    (Polyvinyl Fluoride)
    thermoplastique
    S/B Poly(Styrène-Butadiène)
    (Styrene/Butadiene)
    thermoplastique
    S/MMA
    (Styrene/Methylmethacrylate)
     
    SI
    (Silicone Rubber)
    silicone thermoplastique
    SIR
    (Silicone Molding Compound)
    caoutchouc
    SMAH
    SM/A, SMA
    Styrène Anhydride Maléique
    (Styrene Maleic Anhydride)
    thermoplastique
    SMC
    (Sheet Molding Compound)
     
    TEE
    (Thermo Elastomeric)
     
    UF Résine Urée-Formaldéhyde
    (Urea-Formaldehyde)
    thermodurcissable
    UP Polyester non saturé
    (Unsaturated Polyester)
    thermodurcissable
    VE Résine ester vinylique
    (Vinylic Ester resin)
    thermoplastique




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