Ultralydssvejsning
Ved hjælp af ultralydssvejsning samles formdele, folier og tekniske tekstiler af termoplastiske materialer sikkert, fast og tæt.
Ultralydssvejsning er en produktskånsom proces, der er materiale- og energieffektiv og bæredygtig. De største fordele er de korte cyklustider, reproducerbarheden af svejseresultaterne og svejsningernes høje styrke.
Teknologi kan bruges alsidigt. Ultralydssvejsning bruges således inden for mange områder, såsom bilindustrien, hightech-industrien og medicinteknikken.
Hvilke kunststoffer kan man svejse med ultralyd, og hvilke materialer kan kombineres?
Med ultralyd kan fordele sammenføjes tæt og sikkert, ligesom folier og tekniske tekstiler kan svejses eller forsegles. Sammenføjningsemnerne skal hovedsageligt bestå af termoplastiske kunststoffer, som kan opdeles i delvist krystallinske og amorfe materialer. Med til de delkrystalinske termokunststoffer hører POM, CA, LCP, PEEK, PA, PBT, PE, PPS, PP, PTFE. Med til de amorfe kunststoffer hører f.eks. ABS, MABS, PMMA, PC, PET, PS eller PVC. Det gælder, at ultralyd er særligt godt til at svejse det samme med det samme, men der findes også forbindelser, der kan svejses indbyrdes.
Her finder du en liste med kompatible kunststoffer.
Hvordan fungerer ultralydsskæring af kunststoffer?
Definitionen af "svejsning" er at smelte to eller flere emner eller materialer sammen ved hjælp af varme på grænsefladerne og dermed forbinde dem permanent med hinanden.
Hvordan svejses kunststofdelene med ultralyd? - Ultralyds-svejseprocessen kort forklaret
Ved ultralydssvejsning af termoplastiske kunststoffer ledes de mekaniske ultralydssvingninger med en bestemt frekvens og amplitude samt et bestemt tryk over en bestemt periode ind i kunststofdelene. Svingningen skaber først friktion på molekylært niveau og dermed også varme i selve materialet. De molekylære forbindelser i kunststoffet nedbrydes af varme og svingning. Denne proces accelereres automatisk under svejsecyklussen. Kunststoffet plastificeres, bliver blødt og smelter. Når tilførslen af lydbølger afsluttes, afkøles termoplasten hurtigt igen på grund af manglende energitilførsel og hærder. Her forbindes molekylerne igen på tværs af begge kunststofdele. Under denne hærdningsproces skal det påførte sammenføjningstryk opretholdes kortvarigt for at opnå en ensartet materialestruktur og samle kunststoffer, så det ikke kan løsnes.
Grundlæggende om ultralydssvejsning af kunststoffer kort forklaret
Hør om det basale om ultralydssvejsning i denne video. Vi viser dig, hvordan sammenføjningen fungerer i detaljer.
Hvilke krav kan ultralyds-svejseteknologien opfylde?
Ultralydssvejsning bør overvejes som procesteknologi til egen anvendelse, hvis svejsningen skal have en høj mekanisk styrke, da ultralydssvejsede dele er modstandsdygtige over for mekanisk stress og belastninger. Desuden er forbindelsen meget holdbar. Sammenføjningen er hermetisk tæt over for vand, tryk og vakuum.
Men det er ikke kun høje krav til tæthed eller styrke, der taler for brugen af ultralydsteknologi. Et andet argument for ultralydssvejsning er, at det er en særlig materialeeffektiv og hurtig sammenføjningsproces. Et ultralydssvejseapparat er ultrahurtigt klar til brug – det tager ikke længere tid end at starte en computer.
Endnu et plus: Sømme, der er svejset med ultralyd, er også optisk og æstetisk meget tiltalende. De har ingen mærker, formdelene deformeres ikke, og svejsesømmen er meget præcis.
Formdele skal være ultralydskompatible – formdelenes design
For at to formdele kan svejses sammen på kort tid på en reproducerbar måde og med god fasthed, er det nødvendigt at have spidse materialebroer på den ene af de to formdele.
Disse broer, de såkaldte energiretningsgivere eller forskydningsfuger, leder ultralydssvingningen ind i den anden formdel. Begge formdele smelter således samtidigt sammen i sømmen og forbindes permanent.
Hvis der ikke anvendes energiretningsgivere eller forskydningsfuger, opstår der en fladesvejsning i stedet for en fugedannelse. Svejsningens fasthed er derfor utilstrækkelig, svejsetiden forlænges betydeligt, og beskadigelse af komponenterne kan ikke udelukkes.
Lad os se nærmere på de mest almindelige sammenføjningsgeometrier:
Energiretningsgiver - ERG
Energiretningsgivere leder energien meget præcist ind i materialet og har oftest en trekantet form eller en V-formet profil og anvendes fortrinsvis til amorfe termoplastmaterialer. Under tilførslen af ultralyden smelter ERG'erne, og overskydende materiale presses ud til siden. Formdelens konstruktion bestemmer, hvor materialet trænger ud.
Forskydningsfuge - QN
Forskydningsfuger kaldes også lagsømme på grund af deres form. De egner sig især til forseglingssvejsninger og ved anvendelse af delkrystalinske kunststoffer. Denne sammenføjningsgeometri bruges også til optisk meget tiltalende sømme.
Tapsvejsning
Hvis to formdele skal være fast, men ikke tæt forbundet med hinanden, kan man også vælge at anvende tapsvejsning. Dette egner sig til hårde amorfe og delkrystalinske kunststoffer.
Formdelenes design spiller en stor rolle for svejsningens tæthed, styrke og udseende. Derfor er et tæt samarbejde med RINCO ULTRASONICS vigtigt allerede fra projektets start. Vi er klar til at rådgive dig. Kontakt os på: info@rincoultrasonics.com, eller brug kontaktformularen.
Fordele ved ultralydssvejsning
Økonomi
Ultralydssvejsning er en meget økonomisk teknologi. Sammenlignet med termisk svejsning kræver ultralydssvejsning
- ingen opvarmningstid
- ingen afkølingsfase for anvendelsen
- mindre materiale
Effektiv
Svejsecyklussen tager normalt kun få tiendedele af et sekund. Også svejsesømmens størkningsfase varer kun en brøkdel af et sekund.
Da sømmene kan laves meget smalle, kan der desuden spares på materialet.
Perfekte svejsesømme
Svejsesømmene kan udformes helt efter dine krav. Uanset om de skal være hermetisk tætte eller optisk perfekte, er svejsesømmene altid faste og præcise.
Ingen tilsætningsstoffer
Ultralydssvejsning er meget materialeeffektiv, da der ikke er behov for tilsætningsstoffer til at forbinde komponenterne. Dette muliggør også sortsren genbrug.
Svejsning uden tilsætningsstoffer som skruer eller klæbemidler gør produkter mere sikre – for eksempel legetøj til børn.
Tredimensionale sammenføjninger
Sonotroden – altså det egentlige svejseværktøj – konstrueres og fremstilles individuelt til kundens behov. Takket være den individuelle form er det også muligt at svejse tredimensionale sammenføjninger.
Spørgsmål og svar om emnet ultralydssvejsning
Kommer der mærker på overfladen ved ultralydssvejsnng?
Dette kan forekomme i nogle få tilfælde afhængigt af parameterindstillingerne og komponenternes form (dimensionsstabilitet). I dette tilfælde kan beskyttelsesfolier med en passende fremføring bruges for at beskytte overfladen. Svejseresultatet påvirkes dog ikke.
Hvilke ulemper er der ved ultralydssvejsning?
Ikke alle kunststoffer og ikke alle kombinationer af kunststoffer kan svejses. Kun termoplast kan bearbejdes med ultralyd, men ikke duroplast. Tekstiler skal indeholde kunststoffer, ellers brænder de simpelthen.
Kan man også ultralydssvejse metaller?
Ja, metaller kan også svejses med ultralyd. Ultralydssvejsning er særligt populært til kabelsplejsning.
Kan man også svejse kunststoffer med fyldstoffer?
Ja, også kunststoffer, der indeholder fyldstoffer som glasfiber, kalciumkarbonat, talkum eller kulstoffiber, kan svejses, men ikke alene. Det anbefales derfor at udføre tests af svejseegenskaberne på emner af plast med fyldstoffer. Vi er klar til at rådgive dig.