Ultraäänihitsauksessa käytetään ultraäänimuovin hitsaustekniikkaa, joka muuntaa suurtaajuisen sähköenergian mekaaniseksi värähtelyenergiaksi ultraäänimuuntimien kautta ja lähettää sitten mekaanisen värähtelyenergian hitsauspäähän sen amplitudin muuttamisen jälkeen bannerilaitteen kautta. Kun hitsauspää lähestyy prosessoidun tuotteen pintaa, ultraääniaaltoja syntyy automaattisesti, mikä aiheuttaa mikroamplitudista korkeataajuista tärinää prosessoidun tuotteen pinnalle. Kitka käsitellyn tuotteen pinnan kanssa muuttuu lämmöksi, joka sulattaa jalostetun tuotteen ennen sulattamista. Pistehitsauksen ansiosta hitsaus on suhteellisen täydellisempää ja hitsauspäätä vaihtamalla voidaan saada erilaisia hitsausvaikutuksia.
Miten ultraäänihitsaus toimii?
Kun ultraäänivärähtely osuu materiaaliin (kuten muoviin), molekyyliketjut alkavat värähdellä. Molekyylit alkavat liikkua ja hankaa toisiaan vasten. Tämä tuottaa energiaa (tunnetaan kitkalämpönä). Termoplastisten materiaalien tämä prosessi voi aiheuttaa niiden sulamisen. Ultraäänihitsaus hyödyntää tätä periaatetta. Lyhyen lisäpaineen alaisen pitoajan jälkeen eri materiaalit (komponentit) voidaan hitsata yhteen molekyylitasolla liitosalueella.
Mihin ultraäänihitsaus sopii?
Ultraäänihitsaus tapahtuu sekunneissa ilman apuvälineitä, kuten liimoja tai ruuveja. Ultraääntä käytetään pakkausten, autonosien, lelujen jne. valmistuksessa, esimerkiksi:
1. Ruiskupuristettujen osien (kuten lelujen) liittäminen
2. Upotetut kalvot (kuten lääketieteellisissä komponenteissa käytettävät suodatinkalvot)
3. Nahan, kuitukankaiden ja tekstiilien integrointi (kuten autojen ilmansuodattimet)
4. Erilaisten materiaalien pinoaminen yhteen (esim. turvatyynyjä varten)
5. Käytä muotoilutekniikoita muotoon sopivien liittimien luomiseen (kuten laturien magneettiset koskettimet)
6. Upotettu pistorasia ja magneetti (kuten koteloitu magneetti antureiden aktivoimiseksi)
Ultraäänihitsausjärjestelmä:
Täydellinen ultraäänihitsausjärjestelmä koostuu useista komponenteista. Aktiiviset komponentit synnyttävät tärinää, välittävät tärinää ja levittävät sitä hitsausliitoksiin. Passiiviset komponentit absorboivat syntyvän voiman ja kiinnittävät komponentit sopiviin paikkoihin erityisesti hitsausliitoskohdissa, joissa tukikomponentit on liitetty toisiinsa.
Komponentit:
Ultraäänigeneraattori
Ultraäänianturi
Ultraääni-amplitudivipu
Ultraäänityökalun pää
Antureiden, amplituditangojen ja ultraäänigeneraattoreiden yhdistelmä muodostaa niin sanotun pinon.
Prosessiteknologia: Energian fokusointiperiaate:
Komponenttien sulattamiseksi tarkasti on välttämätöntä keskittää värähtelyenergia yhteen pisteeseen. Tätä kutsutaan energian keskittymiseksi. Tämä erityinen kohta on paikka, jossa lämmön kehittyminen on voimakkainta ja sulaminen tapahtuu - määritellään matalaenergiaiseksi hitsausprosessiksi.
Energian keskittymisen tyypit:
Kaikki on muotokysymys: jotta värähtelyenergia lähentyisi oikeaan kohtaan, hitsattavien osien tai työkalujen geometrinen muoto on suunniteltava vastaavasti. Komponenttien integrointia varten energian johtaja (ED) keskittää energian itse materiaaliin. Tarkennustyökalun geometrisen muodon kannalta työkalun muoto sopii tiettyyn käyttötarkoitukseen.
Mitä materiaaleja voidaan hitsata ultraääniaaltojen avulla?
Yleisesti ottaen useimmat termoplastiset materiaalit (muovit, joita voidaan muodostaa kuumentamalla) voidaan hitsata ultraääniaaltojen avulla. Mitä kovempaa materiaalia, sen parempi. Ultraäänihitsaukseen soveltuvat muovin lisäksi erilaiset ei-rautametallit, kuten alumiini, nikkeli, messinki ja kupari.