Due parti in plastica entrano in contatto e si sfregano l'una contro l'altra sotto determinate pressioni, ampiezza e frequenza. Il calore viene generato dall'attrito, provocando la fusione del materiale sull'interfaccia di saldatura. Sotto pressione, la plastica fusa fuoriesce dalla zona di saldatura, formando un troppopieno. Una volta cessata la vibrazione, lo strato di plastica fusa si solidifica, creando un giunto resistente.
Il processo di saldatura per attrito e vibrazione può essere suddiviso in quattro fasi distinte: la fase di attrito solido, la fase di transizione della fase solida-liquida, la fase di flusso-stazionario e la fase di raffreddamento.
Nella fase di attrito solido, il calore viene generato dall'attrito tra le superfici delle due parti. Lo strato superficiale del materiale viene riscaldato fino al punto di fusione. La velocità di generazione del calore dipende dalle proprietà di attrito del materiale e dai parametri di saldatura (frequenza, ampiezza e pressione).
Nella fase di transizione della fase solida-liquida, il metodo di riscaldamento passa dal riscaldamento per attrito superficiale al riscaldamento per sollecitazione di taglio tra gli strati allo stato fuso. A questo punto lo spessore dello strato fuso aumenta continuamente. Tuttavia, all’aumentare della profondità dello strato fuso, la capacità di riscaldamento diminuisce gradualmente.
Nella fase di flusso di fusione-stazionario, la velocità di fusione è uguale alla velocità del flusso verso l'esterno (stato stazionario). Una volta raggiunta questa fase lo spessore dello strato fuso diventa costante. La vibrazione cessa una volta raggiunta la profondità di saldatura impostata.
La portata è massima al centro e minima ai bordi. La portata presenta una distribuzione parabolica attraverso lo spessore.
Una volta cessata la vibrazione, il materiale fuso si raffredda e inizia a solidificarsi, entrando nella fase di raffreddamento. La saldatura si solidifica sotto pressione statica, legando permanentemente insieme le parti.
Per garantire un riscaldamento uniforme in tutta l'area di saldatura e quindi prestazioni di saldatura costanti, è fondamentale che le parti superiore e inferiore mantengano il pieno contatto nell'area di saldatura durante tutto il processo di saldatura. È possibile ottenere un contatto sufficiente migliorando la precisione dimensionale della parte, l'ottimizzazione strutturale e la progettazione dei dispositivi.
