Ultrazvučno zavarivanje plastike

Ultrazvučno zavarivanje plastike

Ultrasonic welding is a form of plastic joining that uses high-frequency sound waves to join two pieces of thermoplastic material.

Ovaj proces spajanja oslanja se na energiju koju stvaraju zvučni valovi kako bi se stvorila dovoljno topline i pritiska da se ta dva dijela zajedno rastale.

Kod ultrazvučnog zavarivanja, zvučni val se šalje kroz gornju polovicu proizvoda u smjeru djelomičnog šava.

Rezultat je jaka i trajna veza koja se može koristiti za različite primjene, uključujući automobilsku industriju, medicinu, elektroniku i potrošačke proizvode.

U ultrazvučnom zavarivanju vremena procesa su vrlo kratka, često kraća od 1 sekunde.

Kako funkcionira ultrazvučno zavarivanje plastike?

U ultrazvučnom zavarivanju, visokofrekventne vibracije se primjenjuju na dva dijela oscilirajućim alatom, koji se obično naziva “rog”. Zavarivanje se izvodi pomoću topline koja se stvara na sučelju između dijelova.

Ultrazvučne vibracije generira niz komponenti –

1. pretvarač,
2. Konverter,
3. pojačalo,
4. Rog – koji prenosi mehaničke vibracije na dijelove.

Generator (pretvornik) uzima standardni napon električne mreže (npr. 230 V/ 50 Hz) i pretvara ga u radnu frekvenciju. Ta se električna energija šalje u pretvarač putem RF kabela.

Pretvarač koristi piezoelektričnu keramiku za pretvaranje električne energije u mehaničke vibracije s radnom frekvencijom generatora.

Ove mehaničke vibracije se ili pojačavaju ili smanjuju ovisno o konfiguraciji pojačivača tlaka i uređaja sirene.

U videu ispod možete vidjeti animaciju za princip ultrazvučnog zavarivanja.

Ispravnu mehaničku vibraciju, poznatu kao amplituda, obično određuje inženjer primjene i temelji se na materijalima koji se zavaruju.

Dijelovi koji se zavaruju mehanički se vibriraju i podvrgavaju mehaničkoj sili, obično pneumatskim aktuatorom.

Pod ovim opterećenjem, mehaničke vibracije prenose se na sučelje između dijelova, gdje se fokusiraju na trokutastu kuglicu, usmjerivač energije, koji povezuje vibracije i stvara unutarmolekularno i površinsko trenje. Ovo trenje stvara toplinu i kasniju talinu koja se skrućuje u zavareni spoj.

Ultrazvučno zavarivanje plastičnih i kompozitnih stepenica

Koraci ultrazvučnog zavarivanja su:

1. Priključak električnog generatora ultrazvučnih oscilacija frekvencije 20 000 Hz.
2. Pretvorba tih vibracija u mehaničke uzdužne oscilacije pomoću posebnog pretvarača.
3. Spoj uzdužno-oscilirajućeg valovoda je okomit na zavareni spoj za unos već pretvorene energije osciliranja.

Tijekom postupka zavarivanja odvijaju se sljedeći procesi:

1. Prijelaz mehaničke energije u energiju vala, koji je popraćen brzim zagrijavanjem kontaktne zone valovoda i materijala do fluidnog stanja drugog. Pritom valovod osigurava odgovarajuće uvjete za zagrijavanje materijala i za preciznu koncentraciju energije zbog primijenjenog statičkog tlaka.
2. Zauzvrat, primijenjena dinamička sila je osigurana oscilacijom samog valovoda i djeluje na povećanje temperature zone grijanja.

Ultrasonic welding machine

Ultrazvučno zavarivanje plastike provodi se pomoću posebnih strojeva. Ultrazvučni aparat za zavarivanje sastoji se od sljedećih dijelova:

1. Napajanje.
2. Oscilatorni mehanički sustav.
3. Kontrolna oprema.
4. Tlačni pogon.

Oscilatorni sustav služi za pretvaranje električne energije u mehaničku za njen kasniji prijenos na mjesto spajanja, koncentriranje i dobivanje potrebne vrijednosti brzine emitera. Ovaj čvor sadrži:

1. Elektromehanički pretvarač s namotima. Zatvoren je u metalnom kućištu i hladi se vodom.
2. Transformator elastičnih oscilacija.
3. Vrh za zavarivanje.
4. Potpora s mehanizmom pritiska.

Parametri ultrazvučnog aparata za zavarivanje

Parametri ultrazvučnog aparata za zavarivanje su:

1. Tlak ultrazvučnog zavarivanja.
2. Trajanje pulsa.
3. Pritisak zvučnog vala na materijal.
4. Broj oscilacija u jedinici vremena (frekvencija).
5. Raspon oscilacija kraja vala.
6. Dodatno: temperaturni način zagrijavanja materijala, parametri ovisni o karakteristikama samih dijelova (na primjer, veličina i/ili oblik) itd.

Frequencies of ultrasonic welding

U ultrazvučnom zavarivanju korištene su frekvencije 20, 30, 35, 40 i 70 kHz. Što je veća frekvencija, to su manje maksimalne dimenzije proizvoda. Budući da je potreban definirani rog zavarenog šava, metoda je posebno prikladna za injekcijsko prešane proizvode.

Proces se mora prilagoditi korištenom materijalu. Za svaku vrstu materijala vrijedi različita optimalna amplituda ultrazvučnog vala.

Mjerenja su pokazala da temperatura roga može doseći nekoliko stotina stupnjeva. Zbog toga je spajanje plastike ultrazvučnim zavarivanjem najbrža metoda zavarivanja.

Za svaku ultrazvučnu glavu za zavarivanje, maksimalne dimenzije pri 20 kHz ograničene su na 400 x 5 mm ili 220 x 220 mm. Zavarivanje većih proizvoda zahtijeva korištenje različitih ultrazvučnih glava i posebnog stroja.

Vrijeme ciklusa ultrazvučnog zavarivanja plastike

Možda je najveći faktor u procesu sklapanja ljepila potrebno vrijeme ciklusa. Dakle, ciklus spajanja ljepila nije završen kada se dva dijela spoje.

Ljepljiva veza zahtijeva vrijeme stvrdnjavanja za svaki dio. Ultrazvučno zavarivanje, s druge strane, osigurava izdržljivu, zavarenu vezu u sekundi ili manje.

Čim se zavareni dio izvadi iz alata za zavarivanje, ciklus zavarivanja je završen. Novi dio se može odmah staviti i zavariti.

Kod odabira materijala razlikuju se načini spajanja lijepljenja i ultrazvučnog zavarivanja – općenito je teže spajati različite materijale – npr. gumu s plastikom ili plastiku s metalom.

Ovdje su prikladniji mehanički zatvarači. Ultrazvučno zavarivanje je idealno rješenje za zavarivanje netkanog tekstila, kao što su maske za lice ili medicinska odjeća.

Prednosti i nedostaci ultrazvučnog zavarivanja

Glavne karakteristike ultrazvučnog zavarivanja plastike i polimernih kompozita su mogućnost zavarivanja na površinama onečišćenim različitim proizvodima, lokalno stvaranje topline u zoni zavarivanja, što eliminira pregrijavanje plastike.

Glavne prednosti i nedostaci ultrazvučnog zavarivanja su:

Prednosti	Nedostaci
– Nema potrošnog materijala	– Zahtijeva kapitalna ulaganja
– Linijska proizvodnja	– Potreban je specifičan zajednički dizajn (koder smjera energije).
– Jednostavno postavljanje i brzi ciklusi	– Energija zavarivanja može utjecati na osjetljive komponente
– Spojevi visoke čvrstoće	– Obično zahtijeva namjenske alate
– Minimalno održavanje uređaja	– Ograničeno na specifične geometrije/konture komponenti
– Jednostavna integracija u automatizaciju	– Buka; ovisno o učestalosti i veličini dijela

Možete li ultrazvučno zavariti plastiku na metal?

Koristeći visokofrekventne vibracije, ultrazvučno zavarivanje stvara nevjerojatno jaku vezu između dviju površina. Ali može li zavariti plastiku na metal? Odgovor je da – moguće je koristiti ultrazvučno zavarivanje za pričvršćivanje plastičnih dijelova na metalne komponente u raznim proizvodnim procesima.

Ultrazvučno zavarivanje najbolje funkcionira kada i plastika i metal imaju slična svojstva u pogledu debljine i oblika tako da dobro pristaju jedno uz drugo.

Može li se polipropilen zavarivati ​​ultrazvukom?

Odgovor je da! Ultrazvučno zavarivanje može se koristiti za učinkovito spajanje polipropilenskih dijelova i sklopova s ​​jakim, pouzdanim spojevima koji su također estetski ugodni i izdržljivi.

What is sonic plastic welding?

Zvučno zavarivanje plastike je proces spajanja dva komada plastike pomoću zvučnih valova. Proces se odvija u nekoliko koraka, prvo se dva dijela postavljaju u učvršćenje, a zatim se koristi ultrazvučni zavarivač za stvaranje visokofrekventnih vibracija. Ova vibracija stvara toplinu koja zajedno topi plastiku i stvara trajnu vezu između dva dijela.
Najčešći tip zvučnog zavarivanja sastoji se od ultrazvučnog generatora spojenog na rog koji prenosi pritisak i energiju na plastične dijelove koji se zavaruju. Proces se može koristiti na termoplastici kao što su polipropilen, polietilen, ABS, najlon i PVC kako bi se spojili u jedan komad.

Open this in UX Builder to add and edit content