Mögliche Fallstricke beim Ultraschallschweißen von Kunststoffen
Ultraschallschweißen ist schnell, erfordert keine Verbrauchsmaterialien und kann für eine Vielzahl von Anwendungen angewendet werden. Außerdem sind die Ausrüstungskosten relativ niedrig. Ultraschallschweißen kann starke, hermetische Schweißnähte erzeugen, die optisch ansprechend sind. Einige konstruktive Überlegungen müssen jedoch berücksichtigt werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Oberflächenbeschädigung und Bruch von Merkmalen können gelegentlich durch Anlegen von Ultraschallenergie an eine Baugruppe auftreten. Darüber hinaus können einige Konstruktionsentscheidungen verhindern, dass starke und gleichmäßige Schweißnähte gebildet werden. Hier sind einige häufige Ultraschallprobleme und deren Vermeidung.
Teilhacken
Ein Ritzen tritt auf, wenn der Sitz zwischen der Sonotrode und dem Teil nicht korrekt ist. Wenn das Teil konturiert ist, ist es wichtig, dass die Kontur der Sonotrode genau mit der Kontur des Teils übereinstimmt. Wenn das Teil und die Sonotrode unterschiedlich geformt sind, quetscht sich die Sonotrode auf der Oberfläche des Teils und verursacht Markierungen. Auch die Kanten von Sonotroden können Spuren hinterlassen.
Um diese Art der Markierung zu vermeiden, kann es hilfreich sein, die Hornkanten mit einem großzügigen Radius zu versehen und die Kontur der Sonotrode passend zum Teil zu polieren. Bitte erkundigen Sie sich beim Hersteller der Sonotrode, bevor Sie Änderungen am Gerät vornehmen. Eine Sonotrode ist ein akustisches Instrument. Daher kann jeglicher Materialabtrag seine Funktion beeinträchtigen.
Textur-Marring
Wenn die Sonotrode verwendet wird, um eine strukturierte Oberfläche zu berühren, kann diese Struktur während des Schweißens schmelzen. Ultraschallenergie konzentriert sich auf kleine Kontaktflächen und eine strukturierte Oberfläche bietet genau das. Dies macht es wahrscheinlich, dass ein Teil der Teileoberfläche schmilzt, wenn sie Ultraschallvibrationen ausgesetzt werden. Um dies zu verhindern, legen Sie einen Film als Puffer zwischen die Sonotrode und das Teil.
Oberflächenbrennen
Ein Brennen kann verursacht werden, wenn das Teil durch Ultraschallvibrationen wie eine Membran wirkt und sich nach innen und außen biegt, während sich Vibrationen durch das Teil bewegen. Diese zyklische Belastung kann zu einer inneren Erwärmung führen, die zu einem Brand in der Mitte des Teils führen kann. Dieses Phänomen wird oft als „Zwerchfellbildung“ bezeichnet und tritt eher auf, wenn der zu kontaktierende Teil dünn ist.
Eine Beschädigung der Teileoberfläche kann auch durch Kavitation der zwischen Sonotrode und Teil eingeschlossenen Luft verursacht werden. Luft, die zwischen dem Horn und der Oberfläche des Teils eingeschlossen ist, kann sich genug erwärmen, um das Teil unter der schnellen Kompression und Expansion zu verbrennen, die auftritt, wenn das Horn vibriert.
Diese Effekte können häufig durch die Verwendung eines Knotenkolbens verhindert werden, der die Mitte des Teils während des Schweißens dämpfen und ein Einklemmen von Luft zwischen dem Horn und dem Teil verhindern kann. Ein Knotenkolben ist ein federbelasteter Dämpfer, der in der Sonotrode montiert ist.
Degating
Da die Teile während des Ultraschallschweißens vibrieren, sind alle Bereiche mit Spannungskonzentration anfällig für Erwärmung. Aus diesem Grund kann ein kleines Merkmal mit scharfen Radien die Baugruppe während des Schweißens abbrechen. Dünne Wände können auch verbrannt werden. Aus diesem Grund kann Ultraschall verwendet werden, um Teile von einem Läufer durch Inkontaktbringen des Angusses mit einer Sonotrode zu entfetten.
Verhindern Sie dies, indem Sie die Radien so groß wie möglich gestalten und vermeiden Sie die Verwendung dünner Wände, um große Teile der Baugruppe zu verbinden.
Ungleichmäßiges Schweißen
Es gibt einige mögliche Ursachen für ungleichmäßiges Schweißen. Die häufigste Ursache ist eine inkonsistente Energie am Gelenk aufgrund von Schwankungen der Sonotrodenkontaktfläche oder Gelenkfläche. Ultraschallenergie wandert als Welle durch die Sonotrode in das Teil. Wenn die Oberfläche, auf der die Sonotrode das Teil berührt, uneben ist, kann auch die Amplitude der Ultraschallwelle uneben sein.
Die Amplitude ist das Maß für die Verschiebung von Spitze zu Spitze, die in direktem Zusammenhang mit der an das Teil angelegten Ultraschallenergie steht. Wenn dies variiert, variiert die Hitze in der Verbindung, ebenso wie die Schweißfestigkeit oder -qualität. Dies kann auch auftreten, wenn die Sonotrodenkontaktfläche flach und eben ist, der Abstand von dieser Ebene zum Teil jedoch inkonsistent ist. Die Ultraschallenergie wird beim Durchlaufen des Teils schnell abgebaut, so dass Abweichungen in dieser Bewegungsentfernung zu ungleichmäßigem Schweißen führen.
Eine andere Sache, auf die Sie achten müssen, ist die Bereitstellung eines einheitlichen Verbindungsdesigns. Wenn die Höhe des Energiedirektors oder die Breite der Scherfuge im gesamten Teil nicht gleich ist, ist auch die Schweißfestigkeit nicht gleich. In der Tat können einige Bereiche überhaupt nicht schweißen.
Stellen Sie schließlich sicher, dass die Teilekonstruktion keine Lücken zwischen der Hornkontaktfläche und der Verbindung aufweist. Ultraschallenergie wandert nicht durch die Luft
