Die vier Stufen des Ultraschallschweißens
Mit dem großflächigen Einsatz von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen in der industriellen Produktion und im Täglichen Leben sowie der rasanten Entwicklung der Elektronikindustrie und der Entstehung neuer Hochleistungswandler zeichnen sich Kunststoff-Ultraschall-Kunststoffschweißmaschinen durch ihre schnelle Schweißgeschwindigkeit und Schweißnaht aus. Die Vorteile von guter Qualität, einfacher Automatisierung und Eignung für die Massenproduktion sind weit verbreitet und werden zum am häufigsten verwendeten Kunststoffschweißverfahren.
1. Das Prinzip und verfahren des Ultraschallschweißens
Das Grundprinzip der Ultraschall-Kunststoffschweißmaschine besteht darin, mechanische Ultraschall-Frequenzschwingungen (Frequenz 10 bis 70 kHz, Amplitude 1 bis 250 m) zu verwenden, um auf Kunststoffteile einzuwirken, wodurch eine lokale Erwärmung unter Druck verursacht wird (Die Erwärmung ist auf die kombinierte Wirkung von Oberflächen- und molekularer Reibung zurückzuführen) Und das Schmelzen zu einer Schweißnaht. Das Ultraschallschweißverfahren ist in 4 Stufen unterteilt:
Phase 1: Der Schweißkopf kontaktiert das Teil, presst und beginnt zu vibrieren. Die Reibungswärme schmilzt die energieleitenden Rippen, und die Schmelze fließt in die Gelenkoberfläche. Wenn der Abstand zwischen den beiden Teilen abnimmt, beginnt die Schweißverschiebung (die Verringerung des Abstands zwischen den beiden Teilen durch den Schmelzfluss) zu zunehmen. Die Schweißverschiebung nimmt zunächst schnell zu und verlangsamt sich dann, wenn sich die geschmolzenen Energieführungsstäbe ausbreiten und die Oberfläche des unteren Teils kontaktieren. In der Festkörper-Reibungsstufe wird durch die Reibungsenergie zwischen den beiden Oberflächen und die innere Reibung im Teil Wärme erzeugt. Die Reibungserwärmung bewirkt, dass sich das Polymermaterial bis zu seinem Schmelzpunkt erwärmt. Der Heizwert hängt von der Wirkungshäufigkeit, Amplitude und dem Druck ab.
Die zweite Stufe: Die Erhöhung der Schmelzgeschwindigkeit bewirkt die Erhöhung der Schweißverschiebung und den Kontakt zwischen den Oberflächen der beiden Teile. In diesem Stadium bildet sich eine dünne geschmolzene Schicht, und die Dicke der geschmolzenen Schicht steigt durch kontinuierliche Erwärmung. Die Wärme in diesem Stadium wird durch viskose Ableitung erzeugt.
Die dritte Stufe: Die Dicke der Lösungsschicht in der Schweißnaht bleibt unverändert und bei konstanter Temperaturverteilung kommt es zum stationären Schmelzen.
Stufe 4: Nachdem eine festgelegte Zeit oder eine bestimmte Energie, Leistungsstufe oder Entfernung erreicht ist, wird die Leistung abgeschaltet, die Ultraschallschwingung stoppt und die vierte Stufe beginnt. Der Druck wird so gehalten, dass ein Teil der zusätzlichen Schmelze aus der Klebefläche gepresst wird. Die maximale Verschiebung wird erreicht, wenn die Schweißnaht gekühlt und verfestigt wird und intermolekulare Diffusion auftritt.
