L'assemblaggio di dispositivi medici e di altri componenti medicali è impegnativo. È imperativo produrre costantemente pezzi di buona qualità, con un processo convalidato, registrando, memorizzando e analizzando i dati. L'utilizzo di un processo di saldatura a ultrasuoni per l'assemblaggio è ampiamente accettato per i dispositivi e i componenti medicali, in quanto si tratta di un processo di assemblaggio rapido, pulito, facile da convalidare e ripetibile.
Tuttavia, la prossima generazione di dispositivi e componenti medicali richiede un controllo più robusto e scientifico con parametri di saldatura ben ottimizzati. Raggiungere questo obiettivo può essere difficile, ma noi abbiamo semplificato questo processo con un sistema avanzato di saldatura a ultrasuoni servo-guidato con il brevetto Melt-Match®. Il controllo del flusso di materiale plastico e della velocità di spostamento del materiale durante ogni fase del ciclo di saldatura porta a una saldatura veramente ottimizzata, con i parametri Melt-Match® che controllano il processo di fusione, mentre la forza variabile è controllata tramite l'impostazione del profilo della velocità di saldatura. Ciò garantisce il pieno controllo dell'intero processo, dalla fusione alla forza e alla distanza.
Lo sviluppo di una tecnica di saldatura avanzata richiede lo studio di diversi metodi e approcci alla saldatura a ultrasuoni. Per sviluppare questo robusto processo di giunzione, gli ingegneri Dukane hanno condotto uno studio per comprendere l'effetto che la velocità lineare ha su una saldatura. Sono state condotte tre serie di esperimenti con diverse impostazioni di velocità di saldatura. Come mostrato nella tabella sottostante, il risultato migliore è stato ottenuto quando la velocità di saldatura è stata profilata da 0,25 a 0,4 mm/sec.
Vantaggi principali del profilo di velocità di saldatura ad incremento lineare:
Giunti di saldatura più resistenti con una maggiore penetrazione della massa fusa di 690 μm:
- Una fase prolungata a bassa forza (utilizzando la funzione Melt-Detect™ e un profilo di velocità di saldatura appropriato) nella fase iniziale del ciclo di saldatura consente una maggiore propagazione della fusione nella profondità del materiale e uno strato di fusione più grande all'interfaccia. Ciò si traduce in una maggiore resistenza alla trazione.
Una minore tensione residua sul pezzo lo rende più sicuro nei confronti di un'ampia varietà di fattori ambientali:
- La riduzione di un certo numero di colori, così come del numero di frange nella figura 3. sotto, è la prova che questo campione ha meno stress residuo dal processo di saldatura.
- L'ottimizzazione della velocità di saldatura durante l'intero ciclo consente alle molecole di orientarsi meno e di mantenere una maggiore struttura amorfa che non solo produce resistenze più elevate, ma si traduce anche in una struttura più omogenea (meno stress residuo).
Quando si osservano le foto della zona di fusione, si noti la riduzione del numero di colori nella Figura 5 rispetto alla regione di saldatura nella Figura 4. I cambiamenti di colore sono così strettamente concentrati nella zona di saldatura. I cambiamenti di colore sono così fitti nel campione da 1,0 mm/sec (Figura 4) che la regione di saldatura appare quasi grigia. Al contrario, il campione con una velocità di profilatura lineare presenta cinque bande di colore distinte nella regione di saldatura (Figura 5). Ciò è indicativo di tensioni residue più basse in quella saldatura.
Ridurre il flash per migliorare l'estetica del pezzo:
- La profilatura della velocità di saldatura offre un'ampia finestra di processo, importante per lo sviluppo di un processo di saldatura robusto e ripetibile. La saldatura a una distanza inferiore all'altezza del direttore dell'energia consente una finestra di processo più ampia e una minore propensione a generare un flash di saldatura eccessivo.
Utilizzando un processo di saldatura a ultrasuoni avanzato ma facile da usare, che offre il controllo della fusione, della forza e della distanza della saldatura, il compito impegnativo di assemblare dispositivi e componenti medicali è diventato molto più semplice.
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