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La saldatura a ultrasuoni avviene applicando ai pezzi da saldare un carico normale variabile e mettendo in vibrazione una parte rispetto all'altra mediante il gruppo vibrante formato dal trasduttore piezoelettrico, dal booster alla cui estremità è avvitato il sonotrodo. Il sonotrodo genera attrito tra le parti mediante una vibrazione con frequenza ultrasonora. Questa intensa vibrazione, genera calore e di conseguenza i materiali termoplastici si fondono garantendo la saldatura e l'assemblaggio.
Il generatore di ultrasuoni fornisce un'onda elettrica di forma sinusoidale, con frequenza compresa tra i 20 ed i 50 kHz.
Il trasduttore converte gli impulsi elettrici in movimento meccanico. Il booster amplifica questo movimento e lo trasferisce al sonotrodo che viene portato a contatto con il pezzo da saldare. I sonotrodi possono essere realizzati in diversi materiali e seguono la sagoma del pezzo.
Una particolare attenzione è dedicata alla forma del giunto di saldatura. Essi hanno il compito di concentrare l'energia per consentire un ciclo di saldatura a ultrasuoni molto veloce. La loro forma e dimensione, è dimensionata in base all'applicazione e al materiale da saldare. Se il giunto di saldatura è inferiore a 6 mm dalla zona di contatto con il sonotrodo, si parla di saldatura a campo vicino, mentre se superiore, a campo lontano.