Befestigen, Nähen und Kleben sind einige der gängigen Techniken, mit denen wir zwei Materialien verbinden. Wir können jedoch nicht leugnen, dass das Schweißen die besten Ergebnisse liefert.

Schweißnähte bieten starke Verbindungen, die erheblich länger halten als die meisten anderen Verbindungsformen. Heutzutage werden zahlreiche Schweißmethoden verwendet. Jeder Typ unterscheidet sich auf seine Weise und wird je nach den Anforderungen und der Art des betreffenden Materials verwendet.

Eine der modernsten Schweißmethoden ist das Ultraschallschweißen.

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Ultraschallschweißen verwendet Ultraschallvibration zum Verbinden verschiedener Materialien. Einer der größten Vorteile des Ultraschallschweißens besteht darin, dass es auch für andere Materialien als Metalle wie Thermoplaste verwendet werden kann.

Durch Anlegen von Ultraschallschwingungen an die Kontaktpunkte bewirkt die hohe Vibration, dass das Material schmilzt. Der typische Frequenzbereich für das Ultraschallschweißen liegt dazwischen. 15 bis 40 kHz .

Da Ultraschallschweißgeräte die Vibration auf eine sehr lokalisierte Stelle konzentrieren können, ist die Schweißnaht sehr präzise.

Teile des Ultraschallschweißens

Ultraschallschweißgeräte werden effektiv erstellt Elektrizität in mechanische Schwingungen umwandeln . Die Maschinen sind mit einem Mikroprozessor ausgestattet, mit dem die Temperaturen abgelesen und die Heizung entsprechend reguliert werden können.

Einige andere Komponenten, aus denen der Stapel der Maschine besteht, sind :

Netzteil : Ein Hochfrequenz-Ultraschallschweißgerät benötigt eine Hochspannungsversorgung.

Wandler : Der Wandler nimmt den Hochspannungsstrom auf und wandelt ihn in hochfrequente Schwingungen um.

Booster : Es funktioniert wie ein Verstärker, bei dem die hohen Frequenzen aufgenommen und dann noch leistungsfähiger werden.

Sonotrode oder Horn : Eine Sonotrode oder ein Horn, wie es allgemein bekannt ist, ist das Medium zwischen den zu schweißenden Materialien und der Maschine. Es fokussiert die Ultraschallschwingungen auf einen lokalisierten Punkt.

Die zu schweißenden Materialien werden üblicherweise am Amboss oder an einer Art von Vorrichtungen befestigt, die sie zusammenhalten. Oft ist eine pneumatische Presse an der Maschine angebracht, damit der Druck mit der Hupe auf die Materialien übertragen werden kann.

Wie schmilzt Ultraschallschweißen Materialien?

Ultraschall wird beim Schweißen verwendet, um kleine, aber schnelle Vibrationen zu erzeugen. Wenn das Horn oder die Sonotrode an Materialien angebracht ist, bewirken die Ultraschallvibrationen, dass die Materialien etwa einen halben Millimeter hin und her schwingen.

Eine solch winzige Bewegung reicht aus, um das Material zu schmelzen, da die Vibrationsrate ziemlich hoch ist. Diese Vibrationen bewirken, dass die Materialien aneinander reiben und die resultierende Reibung zwischen ihnen Wärme erzeugt.

Sie können eine ähnliche Umgebung nachstellen, indem Sie Ihre Hände schnell aneinander reiben. Sie werden spüren, wie die Wärme zwischen Ihren Handflächen erzeugt wird.

Und wenn Sie weiter schnell reiben, wird es ziemlich unangenehm. Stellen Sie sich die Wärme vor, die in den Materialien erzeugt wird, wenn sie mit Geschwindigkeiten aneinander reiben, die für das menschliche Auge schwer zu erfassen sind!

Die Reibung erhöht die Temperatur so stark, dass die Kontaktpunkte zwischen den Materialien schmelzen und den Weg für die molekulare Bindung ebnen. So schweißt das Ultraschallschweißen Kunststoffe.

Beim Schweißen von Metallen gibt es jedoch einen kleinen Unterschied. Durch Ultraschallschweißen wird das Metall auf ein Drittel seiner Schmelzpunkttemperatur erwärmt.

Zu diesem Zeitpunkt wandern die Moleküle zwischen den beiden Metallen übereinander und bilden eine starke molekulare Bindung. Metalle schmelzen nicht.

Vorteile des Ultraschallschweißens

Ultraschallschweißen hat viele Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Schweißtechnologien. Viele Branchen verwenden Ultraschallschweißen aufgrund dieser spezifischen Leistungskombinationen.

Benötigt keine externe Wärmequelle : Der Hauptvorteil des Ultraschallschweißens besteht darin, dass keine externe Wärmequelle benötigt wird. Die Wärme wird zwischen den Materialien selbst erzeugt.

Schnell : Da die Schwingungsfrequenz sehr hoch ist, ist das Ultraschallschweißen eine der schnellsten in der Branche verfügbaren Schweißmethoden.

Möglichkeit der Automatisierung : Das Ultraschallschweißen ist in vielerlei Hinsicht unkompliziert und einfach zu automatisieren. Das Ultraschallgerät ist mit Sensoren ausgestattet, die die Temperaturen ständig überwachen.

Sauberes und starkes Gelenk : Die Kontaktflächen schmelzen / verschmelzen beim Schweißen und es entsteht eine sehr saubere und starke Verbindung.

Dinge, die Sie bei der Verwendung eines Ultraschallschweißgeräts beachten sollten

Ultraschallschweißen ist sehr effektiv beim Versiegeln oder Schweißen von Kunststoffen. Sie können jedoch nicht alle Arten von Kunststoffen schweißen.

Wie Metalle haben auch Kunststoffe unterschiedliche Typen. Und es ist sehr wichtig sicherzustellen, dass die zu schweißenden Kunststoffe chemisch verträglich sind.

Wenn Sie versuchen, Polyethylen und Polypropylen zu schweißen, kann es zusammenschmelzen, es besteht jedoch keine chemische Bindung. Eine chemische Bindung ist wichtig, um starke Schweißverbindungen herzustellen.

Ein weiterer Faktor, der beim Schweißen von Materialien durch Ultraschallschweißen berücksichtigt werden muss, ist die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Kontaktfläche. Beim Schweißen von Metallen breiten sich Ultraschallschwingungen parallel zur Ebene aus.

Nachteile des Ultraschallschweißens

Wie alle Verbindungsprozesse weist auch das Ultraschallschweißen einige Nachteile auf, die Sie je nach Anwendungsfall möglicherweise betreffen oder nicht. Sie müssen sie jedoch verstehen.

Nur auf Überlappungsgelenke beschränkt : Ultraschallschweißen kann nur zum Schweißen von Überlappungsverbindungen verwendet werden. Es kann nicht für andere Arten von Verbindungen verwendet werden, da ein speziell entwickeltes Horn und Vorrichtungen erforderlich sind. Andererseits ist der Erfolg nicht garantiert.

Eingeschränkter Schweißbereich : Wir haben diskutiert, wie Ultraschallschweißen stark lokalisierte Schweißnähte erzeugt. Daher können Sie nicht erwarten, dass das Schweißen größere Verbindungen als eine Fläche von bietet. 250 x 250 mm ² .

Kann keine dicken und harten Metalle schweißen : Dicke und harte Metalle vibrieren nicht so stark wie dünne und weiche. Dies verhindert, dass sie mechanischen Vibrationen ausgesetzt sind.

Anwendungen des Ultraschallschweißens

Ultraschallschweißen wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Eines der besten Beispiele für seine Verwendung sind Sportschuhe. Die Verbindungen, die Sie in den oberen Bereichen sehen, werden nicht durch Nähen, sondern durch Ultraschallschweißen hergestellt.

Ultraschallschweißen erzeugt ein viel besseres Finish als Nähen oder Kleben.

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Ultraschallschweißen von Thermoplasten ist in der Medizinindustrie, der Automobilindustrie und der Haushaltsgeräteindustrie üblich. Da zur Sicherung der Verbindung keine zusätzlichen Materialien erforderlich sind, erhöht das Ultraschallschweißen nicht das Gesamtgewicht des Endprodukts.

Ultraschallschweißen ist eine Technologie aus den 1940er Jahren, aber es ist immer noch die gängige Schweißmethode, um saubere und starke Verbindungen zwischen verschiedenen Materialien herzustellen. Entwicklungen beim Ultraschallschweißen sind noch im Gange, um den Anwendungsbereich zu erhöhen.