Ultraljudssvetsning
Med ultraljudssvetsning sammanfogas formgjutna detaljer, filmer och tekniska textilier av termoplast med ett säkert, hållfast och tätt resultat.
Ultraljudssvetsning är en teknik som är skonsam mot produkten och bearbetar materialet på ett energieffektivt och hållbart sätt. De största fördelarna är de korta cykeltiderna, svetsresultatens reproducerbarhet och svetsfogarnas hållfasthet.
Tekniken är mycket mångsidig. Ultraljudssvetsning används i applikationer i många olika branscher som bilindustrin, högteknologi och medicinteknik.
Vilka plaster kan svetsas med ultraljud och vilka material går att kombinera?
Ultraljud kan användas för säker och tät sammanfogning av formgjutna detaljer samt svetsning och försegling av film och tekniska textilier. Delarna som ska sammanfogas ska huvudsakligen bestå av termoplaster som kan delas upp i delkristallina och amorfa material. Till delkristallina termoplaster hör POM, CA, LCP, PEEK, PA, PBT, PE, PPS, PP, PTFE. Som amorfa plaster räknas exempelvis ABS, MABS, PMMA, PC, PET, PS och PVC. Ultraljud uppnår mycket goda resultat vid svetsning av samma material, men det går att kombinera vissa olika material.
Här är en lista över kompatibla plaster.
Hur fungerar ultraljudssvetsning av plaster?
Definitionen av svetsning är upphettning av två eller flera arbetsstycken eller material och sammanfogning av dem genom en sammansmältning till ett permanent förband.
Hur svetsas plastdelar samman med ultraljud? – Ultraljudssvetsning i korthet
Vid ultraljudssvetsning av termoplaster överförs de mekaniska ultraljudsvibrationerna av en viss frekvens och amplitud till plastdelarna under en viss tid. På molekylär nivå leder vibrationerna först till friktion och därmed även värme i själva materialet. Plastmolekylernas bindningar lossas genom värmen och vibrationerna. Denna process accelererar av sig själv under svetsningscykeln. Plasten plastificeras, mjuknar och smälter. När ljudöverföringen stoppas svalnar termoplasten snabbt på grund av bristande energitillförsel och stelnar. Då uppstår nya molekylbindningar tvärs över de båda plastdelarna . Under stelningsprocessen måste det utövade sammanfogningstrycket behållas en kort stund för att uppnå en homogen materialstruktur och åstadkomma en olösbar fog.
Principerna för ultraljudssvetsning av plaster i korthet
Denna video förklarar principerna för ultraljudssvetsning. Vi visar i detalj hur fogningsprocessen fungerar.
Vilka krav kan uppfyllas genom ultraljudssvetsning?
Ultraljudssvetsning ska övervägas som processteknik för den aktuella applikationen om svetsfogen ska ha en hög mekanisk hållfasthet eftersom delar som sammanfogats med ultraljud står emot mekanisk belastning och påfrestning. Förbandet är även mycket rivtåligt. Fogen är hermetiskt tät mot vatten, tryck och vakuum.
Men det är inte bara höga krav på täthet och hållfasthet som talar för ultraljudstekniken. En stor fördel med ultraljudssvetsning är att det är en mycket materialeffektiv och snabb fogningsprocess. En ultraljudssvets är snabbt redo för drift – det tar inte längre än att starta en dator.
En ytterligare fördel: Fogar som svetsats med ultraljud är mycket estetiska. De får inga märken, delarna deformeras inte och svetsfogen är mycket exakt.
Delarnas form måste vara ultraljudskompatibel – Delarnas utformning
För att två formgjutna delar ska kunna svetsas ihop med reproducerbarhet på kort tid och med god hållfasthet måste den ena delen har spetsiga kanter.
Dessa kanter fungerar som energiriktningsgivare och pressfogar och leder ultraljudsvibrationerna in i den andra delen. Båda delarna smälter samtidigt i fogen och förbinds permanent.
Om energiriktningsgivare saknas bildas en ytsvetsning istället för en fogbildning. Svetsningens hållfasthet blir då bristfällig och svetsningstiden förlängs betydligt och skador på detaljerna kan inte uteslutas.
Låt oss ta en närmare titt på de vanligaste foggeometrierna:
Energiriktningsgivare
Energiriktningsgivare leder energin mycket exakt in i materialet och har en trekantig form eller en V-profil och rekommenderas för amorfa termoplaster. När ultraljudet leds in smälter energiriktningsgivarna och det överflödiga materialet pressas ut åt sidorna. Delarnas form bestämmer var materialet tränger ut.
Pressfog
Pressfogar kan kallas stegfogar beroende på deras form. De är särskilt lämpade för tät svetsning och för delkristallina plaster. Denna foggeometri används även för fogar med mycket höga estetiska krav.
Tappsvetsning
Om två delar ska svetsas fast men inte tätt ihop med varandra, kan tappsvetsning väljas. Detta lämpar sig vid hårda amorfa och delkristallina plaster.
Delarnas utformning spelar en stor roll för svetsningens täthet, hållfasthet och utseende. Därför är nära samråd med RINCO ULTRASONICS viktigt redan från början av projektet. Vi ger dig gärna råd. Kontakta oss på info@rincoultrasonics.com eller använd kontaktformuläret nedtill höger.
Fördelar med ultraljudssvetsning
Kostnadseffektiv
Ultraljudssvetsning är en mycket kostnadseffektiv teknik. Jämfört med termisk svetsning behöver ultraljudssvetsning
- ingen uppvärmningstid
- ingen kylfas
- mindre material
Effektiv
Svetscyklerna tar bara några tiondels sekunder. Svetsfogens stelningsfas tar också endast bråkdelen av en sekund.
Eftersom fogarna kan göras mycket smala går det åt mindre material.
Perfekta svetsfogar
Svetsfogarna kan utformas helt efter de aktuella behoven. Oavsett om svetsfogarna ska vara hermetiskt täta eller perfekt estetiska är de alltid hållfasta och exakta.
Inget extra material
Ultraljudssvetsning är mycket materialeffektivt eftersom det inte behövs några extra material för att foga samman delarna. Detta underlättar sorteringen för materialåtervinning.
Svetsning utan extra material som skruvar eller lim gör produkterna säkrare – till exempel leksaker.
Tredimensionella fogar
Sonotroden – det egentliga svetsverktyget – konstrueras och tillverkas individuellt för kundens behov. Tack vare den individuella formen möjliggörs tredimensionella svetsfogar.
Frågor och svar om ultraljudssvetsning – FAQ
Blir det märken på ytan vid ultraljudssvetsning?
Det kan förekomma beroende på parameterinställningarna och delarnas form (måttnoggrannhet) vid några applikationer. I detta fall kan skyddsfilm användas med aktuatorn för att skydda ytan. Svetsresultatet påverkas inte negativt av detta.
Vilka nackdelar har ultraljudssvetsning?
Alla plaster och kombinationer av plaster kan inte svetsas. Det är endast termoplaster som kan bearbetas med ultraljud, inga duroplaster. Textilier måste innehålla plaster, annars bränns de bara.
Kan man ultraljudssvetsa metaller?
Ja, det går att svetsa metaller med ultraljud. Ultraljudssvetsning är särskilt populärt vid kabelsplitsning.
Går det att svetsa plaster med fyllnadsmaterial?
Ja, det går att svetsa plaster med fyllnadsmaterial som glasfiber, kalciumkarbonat, talk eller kolfiber, men inte per se. Det rekommenderas att utföra svetsbarhetstester på arbetsstycken av plast med fyllnadsmaterial. Vi ger dig gärna råd.