Drukuj

Sprzęt AGD i branża motoryzacyjna: ULTRADŹWIĘKOWA TECHNOLOGIA ŁĄCZENIA TWORZYW. Automotive and Appliances: ULTRASONIC WELDING TO JOIN PLASTIC PARTS

Napięcie elektryczne zamienione w drgania mechaniczne

Sercem zgrzewarki jest tak zwany generator drgań, składający się z piezoelektrycznego przetwornika elektroakustycznego (konwertera), amplitudowego członu przekształcającego (boostera) i narzędzia do zgrzewania (sonotrody). Generator ultradźwięków przetwarza napięcie sieciowe w naprężenia o wysokiej częstotliwości pomiędzy 20 a 35 kHz, które w konwerterze, ze względu na efekt piezoelektryczny, przekształcane są w drgania mechaniczne. Sonotroda doprowadza do elementu konstrukcyjnego drgania (przy 20 kHz jest to 20.000 drgań na sekundę), które emitowane są do strefy łączenia. Powstaje przy tym ciepło tarcia, a materiał roztapia się w punktach styku obu elementów. Po poddaniu elementu oddziaływaniu ultradźwięków i po krótkiej fazie stygnięcia, pod odpowiednim naciskiem, osiąga się homogeniczne usztywnienie miejsca łączenia. Ponieważ ultradźwięki rozłączają strukturę molekularną, detale łączą się tak szczelnie i tak solidnie, jakby były wykonane z jednego odlewu.

Ultradźwiękowy układ drgający: drganie mechaniczne wytwarza ciepło tarcia

Zdj. 04: Ultradźwiękowy układ drgający – drganie mechaniczne wytwarza ciepło tarcia.

Decydujące znaczenie ma kształt łączonych elementów

Dużą zaletą ultradźwiękowej techniki łączenia jest ukierunkowane doprowadzenie energii, które umożliwia ściśle określone i kontrolowane w czasie uplastycznianie fugi. Dzięki odpowiedniemu dla tej techniki ukształtowaniu detalu fale ultradźwiękowe są skoncentrowane wyłącznie w strefie łączenia. Wzór łączenia w przypadku odlewów ciśnieniowych składa się z odpowiednich kształtów z wierzchołkami lub krawędziami w strefie uplastyczniania. Tak zwane koncentratory energii definiują miejsce plastyfikacji, a tym samym miejsce łączenia. Punkt styku zapobiega płaskiemu łączeniu elementów i niekontrolowanemu przenoszeniu się energii fali ultradźwiękowej.

Przegląd popularnych form spoin dla elementów wtryskowych

Zdj. 05: Przegląd popularnych form spoin dla elementów wtryskowych.

Dobre rezultaty pod względem wytrzymałości, szczelności i właściwości wizualnych zgrzewu można osiągnąć, jeśli detale od samego początku będą projektowane pod kątem rozchodzenia się fal akustycznych w ośrodku. Już w ich konstrukcji należy uwzględnić wymogi zgrzewania ultradźwiękowego. Konstruująca maszyny firma Herrmann Ultraschall jest ekspertem w zakresie tej techniki i oferuje długofalowe doradztwo w tej dziedzinie.
Jak stwierdza Inżynier Marcin Tomczyk, przedstawiciel firmy w Polsce: „Klient otrzymuje od nas nie tylko maszynę, ale kompleksowe rozwiązanie do swoich zastosowań. Bierze to swój początek już w fazie projektowania elementu z odpowiednim ukształtowaniem spoin oraz prowadzi, poprzez dobór materiału, do końcowej optymalizacji procesu zgrzewania.“

Marcin Tomczyk, inżynier, przedstawiciel firmy Herrmann Ultraschall w Polsce

Zdj. 06 Marcin Tomczyk