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Dukane-IT / Risorse / I nostri processi / Saldatura a rotazione

Che cos’è la saldatura a rotazione?

Il processo di saldatura a rotofrizione consiste nel generare calore attraverso l’attrito in rotazione per saldare componenti termoplastici con giunti circolari. La saldatrice a rotofrizione applica la forza in direzione assiale mentre una delle parti viene fatta ruotare contro l'altra, che rimane ferma.

L’attrito che ne deriva genera calore, facendo fondere le parti nel punto di contatto. Una volta fermata la rotazione, il materiale si raffredda e si solidifica, formando un insieme saldato.  Nei casi in cui i componenti debbano essere orientati tra di loro in un modo particolare, la saldatrice ferma la rotazione in un orientamento angolare preciso.
 

 

Come funziona la saldatura a rotofrizione Spin welding

La saldatura a rotofrizione , nota anche come Spin welding, è un metodo efficace per unire componenti termoplastici attraverso l'uso del movimento rotazionale e della pressione. Questo processo sfrutta il calore generato dall'attrito per fondere e unire i materiali. Vediamo nel dettaglio come si sviluppano le fasi di questo tipo di saldatura:

  • Fase 1: le due parti termoplastiche da saldare vengono caricate nella macchina, di solito una nell'utensile di rotazione e l'altra in un supporto fisso chiamato attrezzatura.
  • Fase 2: dopo l'avvio del ciclo, l'utensile di rotazione scende verso l'attrezzatura e contemporaneamente accelera fino alla velocità di rotazione della saldatura (RPM) programmata.
  • Fase 3: dopo che i pezzi entrano in contatto tra loro, l'utensile continua a ruotare a velocità costante (RPM) mentre la pressa forza i pezzi tra loro, causando la fusione dell'interfaccia. La rotazione si arresta una volta soddisfatta la condizione programmata per terminare la saldatura, come ad esempio il raggiungimento della distanza di collasso del pezzo programmata.
  • Fase 4: Una volta arrestata la filatura, segue la fase di mantenimento, che in genere consiste in un mantenimento dinamico e in un mantenimento statico. Durante il mantenimento dinamico, la pressa viene fatta avanzare per far collassare ulteriormente i pezzi mentre il materiale plastico è ancora fuso. Durante il mantenimento statico, la posizione della pressa viene mantenuta mentre il materiale si raffredda e si solidifica.
  • Fase 5: L'utensile di rotazione si ritrae. Le due parti in plastica sono ora unite come se fossero stampate insieme e vengono rimosse dalla macchina come un unico gruppo.

Quali sono i parametri di controllo nel processo di saldatura a rotofrizione ?

I parametri primari di controllo del processo nella saldatura a rotazione sono:

  • Velocità lineare nella giunzione di saldatura (basata su RPM di ritenzione);
  • Velocità di stampa (assiale), la profondità di saldatura;
  • Profondità di tenuta e il tempo di attesa. 

Le configurazioni di questi, così come altri parametri, dipendono dalle dimensioni del pezzo, dai materiali, dal design della giunzione e da altri fattori.  Le saldatrici a rotazione di Dukane offrono un’interfaccia utente intuitiva per configurare tutti i parametri di controllo del processo.

Vantaggi della saldatura a rotofrizione nel processo di produzione

Fra i vantaggi del processo di saldatura rotante rientrano:

  • Giunzioni permanenti di alta qualità
  • Sigilli ermetici
  • Costi delle attrezzature più bassi rispetto ad altri processi
  • Facilità di assemblaggio
  • Funzionamento ad alta efficienza energetica
  • Movimentazione immediata
  • Intrappolamento di altre parti
  • Capacità di saldatura a campo lontano
  • Eliminazione di materiali aggiuntivi, come gli adesivi

Assistenza del team di Dukane

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Per quali materiali è indicata la saldatura a rotofrizione?

La saldatura a rotofrizione è particolarmente efficace per unire una vasta gamma di materiali termoplastici, specialmente quelli che rispondono bene ad altri metodi di saldatura per attrito, come la saldatura a vibrazione. 

  • Materiali termoplastici semicristallini: tendono a unirsi più facilmente mediante saldatura a rotazione rispetto alla saldatura ad ultrasuoni, grazie alla loro struttura che facilita il processo di fusione e adesione.
  • Polimeri compatibili: questa tecnica permette di ottenere sigilli ermetici robusti e sicuri, sfruttando la compatibilità chimica tra i polimeri utilizzati.

La saldatura a rotofrizione può anche unire polimeri diversi, anche se i giunti risultanti tendono generalmente ad avere una resistenza inferiore rispetto a quelli ottenuti saldando materiali identici o simili. Durante il processo di saldatura, il polimero con la temperatura di fusione più bassa tende a fluire e ad aderire meccanicamente all'altro materiale, formando così un legame.

Fattori che influenzano la saldatura:

  • Materiale di riempimento e contaminanti superficiali. La presenza di additivi e contaminanti come gli agenti distaccanti utilizzati nei processi di stampaggio può influenzare l'omogeneità e la ripetibilità dei risultati di saldatura. Tuttavia, la saldatura a rotazione mostra una maggiore tolleranza a tali impurità rispetto alla saldatura ad ultrasuoni.
  • Polimeri igroscopici. Anche se meno sensibile rispetto ad altri metodi, la saldatura a rotazione può richiedere trattamenti speciali per materiali igroscopici in applicazioni particolarmente critiche, per garantire l'integrità e la durata del giunto.

La saldatura a rotofrizione si rivela così un metodo versatile e resistente, adatto a una varietà di applicazioni industriali dove è richiesta l'unione di materiali plastici con caratteristiche diverse.

Considerazioni sulla progettazione dei giunti

Una delle chiavi per applicare con successo la saldatura a rotazione è la progettazione adeguata del giunto di saldatura, che corrisponde alla geometria delle parti da saldare nelle aree in cui il materiale viene fuso. Di seguito verranno elencati i requisiti e le raccomandazioni basilari per la progettazione delle giunzioni. Si consiglia di tenere a mente questi aspetti nella fase iniziale della progettazione del pezzo.

  • La giunzione del pezzo deve essere circolare (le altre geometrie del pezzo non devono per forza essere circolari).
  • Il tipo di giunto deve essere selezionato per soddisfare i requisiti di assemblaggio.
  • La progettazione della giunzione deve permettere un’adeguata distanza di collasso (fusione).
  • La parte da montare sullo strumento rotante della macchina dovrebbe avere caratteristiche di guida tali che il movimento rotativo possa essere trasmesso dallo strumento alla parte.

Per quali settori industriali sono indicati i sistemi di saldatura a rotofrizione?

I sistemi di saldatura a rotofrizione trovano applicazione in una varietà di settori industriali, grazie alla loro versatilità e alla capacità di generare giunzioni robuste e durevoli. Questa tecnologia è particolarmente adatta per settori che richiedono la lavorazione di grandi volumi o la produzione di componenti con requisiti di precisione e resistenza elevati. Ecco alcuni dei principali settori che beneficiano della saldatura a rotazione:

  • Automobilistico. Utilizzata per assemblare componenti in plastica come filtri, serbatoi del fluido e componenti del motore che richiedono giunture ermetiche.
  • Elettrodomestici. Perfetta per la produzione di componenti di grandi elettrodomestici, come lavatrici e asciugatrici, dove è necessario assicurare la tenuta e la resistenza delle parti.
  • Contenitori e packaging. Ideale per la produzione di contenitori di plastica di varie dimensioni, dalla piccola bottiglia agli ampi bidoni industriali, garantendo la resistenza e l'ermeticità necessarie.
  • Medicale. Applicata nella fabbricazione di dispositivi medici dove sono richieste precisione e sterilità, come nel caso di contenitori per il trasporto di sostanze biologiche o dispositivi di dialisi.
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