Úvod do ultrazvukového svařování
Ultrazvukové svařování využívá technologii ultrazvukového svařování plastů, která převádí vysokofrekvenční elektrickou energii na mechanickou vibrační energii prostřednictvím ultrazvukových převodníků a poté přenáší mechanickou vibrační energii do svařovací hlavy po změně její amplitudy prostřednictvím bannerového zařízení. Když se svařovací hlava přiblíží k povrchu zpracovávaného produktu, automaticky se generují ultrazvukové vlny, které způsobí mikroamplitudové vysokofrekvenční vibrace na povrchu zpracovávaného produktu. Tření s povrchem zpracovávaného produktu se přeměňuje na teplo, které zpracovávaný produkt před roztavením roztaví. Díky operaci bodového svařování je svařování relativně dokonalejší a výměnou svařovací hlavy lze dosáhnout různých svařovacích efektů.
Jak funguje ultrazvukové svařování?
Když ultrazvukové vibrace narazí na materiál (jako je plast), molekulární řetězce začnou oscilovat. Molekuly se začnou pohybovat a třít o sebe. To vytváří energii (známou jako třecí teplo). U termoplastických materiálů může tento proces způsobit, že se začnou tavit. Tento princip využívá ultrazvukové svařování. Po krátké době přidržení pod přídavným tlakem lze v oblasti spojování na molekulární úrovni svařit různé materiály (komponenty).
K čemu je ultrazvukové svařování vhodné?
Ultrazvukové svařování probíhá během několika sekund bez potřeby jakýchkoli pomocných nástrojů, jako jsou lepidla nebo šrouby. Ultrazvuk se používá při výrobě obalů, automobilových dílů, hraček atd., například:
1. Spojování vstřikovaných dílů (jako jsou hračky)
2. Zapuštěné membrány (jako jsou filtrační membrány používané v lékařských součástech)
3. Integrace kůže, netkaných látek a textilií (jako jsou vzduchové filtry v autech)
4. Skládání různých druhů materiálů dohromady (např. pro airbagy)
5. Použijte tvarovací techniky k vytvoření konektorů s tvarovým uložením (jako jsou magnetické kontakty v nabíječkách)
6. Zápustná objímka a magnet (jako je zapouzdřený magnet pro aktivaci senzorů)
Ultrazvukový svařovací systém:
Kompletní ultrazvukový svařovací systém se skládá z různých komponent. Aktivní komponenty generují vibrace, přenášejí vibrace a aplikují je na svarové spoje. Pasivní komponenty absorbují vytvořenou sílu a fixují komponenty ve vhodných polohách, zejména v místech svaru, kde jsou nosné komponenty spojeny dohromady.
Komponenty:
Ultrazvukový generátor
Ultrazvukový měnič
Páčka ultrazvukové amplitudy
Ultrazvuková nástrojová hlava
Kombinace měničů, amplitudových tyčí a ultrazvukových generátorů tvoří tzv. zásobník.
Technologie procesu: Princip zaměření energie:
Pro přesné roztavení součástí je nutné soustředit vibrační energii do jednoho bodu. Tomu se říká zaměření energie. Tento specifický bod je místem, kde je vývin tepla nejsilnější a dochází k tavení – definované jako nízkoenergetický svařovací proces.
Typy zaměření energie:
Vše je otázkou tvaru: aby se vibrační energie sbíhala ve správném bodě, musí být odpovídajícím způsobem navržen geometrický tvar dílů nebo nástrojů, které se mají svařovat. Pro zaměření integrace součástí soustředí energetický ředitel (ED) energii na samotný materiál. Pro geometrický tvar zaostřovacího nástroje je tvar nástroje vhodný pro konkrétní aplikaci.
Jaké materiály lze svařovat pomocí ultrazvukových vln?
Obecně lze říci, že většinu termoplastických materiálů (plasty, které lze tvarovat zahřátím) lze svařovat pomocí ultrazvukových vln. Čím tvrdší materiál, tím lépe. Kromě plastu jsou pro ultrazvukové svařování vhodné také různé neželezné kovy jako hliník, nikl, mosaz a měď.
