Ultraschall-Kunststoffschweißmaschinenbeinhaltet die Verwendung von Hochfrequenz-Geräuschenergie, um den Thermoplast an der Gelenk zu mildern oder zu schmelzen. zu verbindende Teile werden unter Druck zusammengehalten und dann mit Ultraschallschwingungen in der Regel mit einer Frequenz von 20, 30 oder 40 kHz ausgesetzt. Die Fähigkeit, eine Komponente erfolgreich zu schweißen, wird durch das Design des Geräts, die mechanischen Eigenschaften des zu schweißenden Materials und der Gestaltung der Komponenten bestimmt. Seit Ultraschallschweißen ist sehr schnell (Schweißnahtzeiten sind typischerweise weniger als 1 Sekunde) und leicht automatisiert, ist es eine weit verbreitete Technik. Um das erfolgreiche Schweißen von Teilen zu gewährleisten, ist ein sorgfältiges Design von Bauteilen und Vorrichtungen erforderlich, und aus diesem Grund eignet sich die Technik am besten für Massenproduktion. Vorteile des Prozesses Include: Energieeffizienz, hohe Produktivität mit geringen Kosten und leichter automatisierter Montagelinie Produktion.
Eine Ultraschallschweißmaschine besteht aus vier Hauptkomponenten: Eine Stromversorgung, ein Konverter, ein Amplituden-Modifizierungsgerät (üblich A Booster) und ein akustisches Werkzeug, bekannt als Hupe (oder Sonotrode). Die Stromversorgung verändert Netzstrom bei einer Frequenz von 50-60 Hz, in eine hochfrequente elektrische Zufuhr, die mit 20, 30 oder 40 kHz arbeitet. Dieses Elektrische Energie wird dem Wandler geliefert. Innerhalb des Umrichters sind Scheiben des piezoelektrischen Materials zwischen zwei Metallabschnitten angeordnet. Der Konverter ändert die elektrische Energie in mechanische Vibrationsenergie bei Ultraschall-Frequenzen. Die Vibrationsenergie wird dann durch den Booster übertragen, wodurch die Amplitude des Tons der Klangwelle erhöht wird. Die Schallwellen werden dann an das Horn übertragen. Das Horn ist ein akustisches Werkzeug, das die Vibrationsenergie direkt an die zusammengebauten Teile überträgt, und es trifft auch einen Schweißdruck. Die Vibrationen werden durch das Werkstück auf den Gelenk übertragen. Hier wird die Vibrationsenergie durch Reibung umgewandelt - Dies weich macht oder schmilzt dann den Thermoplast, und verbindet die Teile zusammen.
Nachfolgend sind die Faktoren für die Rücksichtnahme im Ultraschallschweißen Prozess:
Erwärmungsrate
Die Aufheizrate im Ultraschallschweißen ist das Ergebnis der kombinierten Wirkungen von Frequenz, Amplituden und Klemme Kraft. Bei der Heizratengleichung erscheint Klemmkraft und Frequenz als Multiplikatoren. Die Frequenz ist normalerweise für eine gegebene Maschine festgelegt. Die Aufheizrate in Kunststoff variiert direkt und proportional zur Klemmkraft. Wann Mehr Klemmkraft wird angelegt, die Heizrate steigt in direktem Anteil zur Änderung. Die Heizrate variiert jedoch mit dem Quadrat der Amplitude - Wenn die Amplitude erhöht wird, steigt die Heizrate dramatisch. Daher gibt es eine umgekehrte proportionale Beziehung zwischen der Frequenz eines Ultraschallschweißers und seiner Ausgabe. WENN Die höchsten verfügbaren Amplitude ergibt konsequent akzeptable Ergebnisse, minimale Teileschäden und lang Sonotrode / Horn Das Leben ist normalerweise wünschenswert.
Kunststoffmaterial
Eine wichtige Betrachtung im Ultraschallschweißprozess ist das Material. Weichere Materialien tragen keinen Ton sowie härtere Materialien und erfordern mehr Amplitude aus dem Werkzeug, um eine nutzbare Amplitude der Amplitude an das Joint zu erhalten. Materialien mit höheren Schmelzentemperaturen erfordern mehr Amplitude, um zu erreichen. bis zu Schweißtemperatur vor dem gemeinsamen Detail ist Die Wahl einer Maschine, die in der Frequenz niedriger ist und daher in Amplitude höher ist, ist häufig mit weichen oder hohen Temperaturen ratsam. Steifermaterialien können durch hohe Amplitude beschädigt werden und können so schnell heizen, dass der Prozess unkontrollierbar ist. Das Schweißen zu schnell kann auch zu schwachen Schweißnähten führen.
Werkzeugdesign-Einschränkungen.
Die Gesetze der Physik, die Sonotrode / Horn Design sind auf Wellenlänge verbunden. Die meisten Faktoren, die die akustische Leistung reduzieren, müssen mit Querabmessungen zu tun - Abmessungen senkrecht zur Richtung der Amplitude. WENN Ein Werkzeug hat eine längere Wellenlänge (niedriger Frequenz), kann größere Querträgerabmessungen aufweisen. Ein niedrigeres Frequenzwerkzeug ist einfacher und möglicherweise dauerhafter als ein höheres Frequenzwerkzeug, das dieselbe tut.
Maschinen
Hochfrequenzschweißer laufen normalerweise kleine Werkzeuge - Machen Sie kleine, empfindliche Teile mit großartiger Präzision. Sie In der Regel haben kleine, leichte Rutsche, die von kleinen Luftzylindern angetrieben werden. Niederfrequenzschweißer führen typischerweise große Werkzeuge an hohen Amplituden aus, wodurch größere Teile aus weicherem Material hergestellt werden. Sie In der Regel haben große, schwere Rutsche, die von größeren Luftzylindern angetrieben werden.

Arten von Verbinden
Ultraschall-Vibrationsenergie wird in mehreren unterschiedlichen Montage- und Veredelungs-Techniken verwendet, wie:
Schweißen : Das Verfahren zum Erzeugen von Schmelzen an den Paarungsflächen von zwei Thermoplastteilen. Wann Ultraschallschwingungen Stop, das geschmolzene Material verfestigt und eine Schweißnaht ist erreicht. Die resultierende Gelenkfestigkeit nähert sich dem des Elternteils; Mit richtigem Teil und gemeinsamen Design sind hermetische Dichtungen möglich. Das Ultraschallschweißen ermöglicht eine schnelle, saubere Montage ohne Verwendung von Verbrauchsmaterialien.
Staking : Der Prozess des Schmelzens und Reforms eines thermoplastischen Bolzens, um ein unähnliches Material in Platz zu schließen. Kurze Zykluszeiten, enge Baugruppen, gutes Erscheinungsbild der Endmontage und Eliminierung von Verbrauchsmaterialien sind mit dieser Technik möglich.
Einfügen : Einbetten einer Metallkomponente (wie ein Gewindeeinsatz) in einem vorgeformten Loch in einem Thermoplast. Hohe Festigkeit, reduzierte Formzyklen und schnelle Installation ohne Stress Bauen sind einige der Vorteile.
SPAGEN / Bilden : Mechanisch ein weiterer Bestandteil einer Anordnung durch ultraschallschmelzend und reformieren eines Kamms aus Kunststoff oder Reformieren von Kunststoffschläuchen oder anderen extrudierten Teilen. Vorteile dieser Methode umfassen die Geschwindigkeit der Verarbeitung, weniger Stressaufbau, ein gutes Erscheinungsbild und die Fähigkeit, Materialprodukte zu überwinden.
Fleckschweißen : Eine Montagetechnik zum Verbinden von zwei thermoplastischen Komponenten an lokalisierten Punkten ohne Notwendigkeit von vorgeformten Löchern oder einer Energieverzeichnis. Fleckschweißen erzeugt eine starke strukturelle Schweißnaht und eignet sich besonders für große Teile, mit extrudiertem oder gegossenem Thermoplast, Teile mit komplizierter Geometrie und schwer zu erreichen Füge Oberflächen.
Schneiden : Die Verwendung von Ultraschall-Energie zum Schlitz und Kante-Siegel gestrickt, gewebt und voven Thermoplastik Materialien. Glatte, versiegelte Kanten, die mit dieser Methode nicht enträtet sind. Es gibt keine "Perle" oder Ansammlung der Dicke an der Schlitzkante, um Masse zu rollten Materialien hinzuzufügen.
Textile / Film Siegel : Die Verwendung von Ultraschall-Energie, um dünne thermoplastische Materialien anzuschließen. Klar, druckdicht Dichtungen in Filmen und ordentlicher, lokalisierten Schweißnähten in Textilien können erreicht werden. Gleichzeitiges Schneiden und Abdichten ist ebenfalls möglich. Eine Vielzahl von strukturierten Ambossen stehen zur Verfügung, um dekorative und funktionale "Stitch" Muster.

Anwendungen
Ultraschallanordnung ist die Methode der Wahl für viele Anwendungen in der Automobil-, Appliance-, Medizin-, Textil-, Verpackungs-, Spielzeug- und Elektronikmärkte, unter Andere. Die grundlegenden Vorteile der Ultraschallmontage - Schnelle, starke, saubere und zuverlässige Schweißnähte - sind allen in allen Märkten üblich.

Gerät	In diesem Hochvolumen Markt, Hermetik, Kraft und auch kosmetisches Erscheinungsbild sind wichtig. Anwendungen Include: Dampfeisen, Pumpengehäuse, Staubsauger Zauberstab und Geschirrspray Arm.
Automotive	hermetische Dichtungen in Anwendungen wie Linsen, Filter und Ventile. Andere Anwendungen Include: Handschuhkastentür, Instrumentencluster, Luft Umdrehen und Massenlichtstrom Sensor.
Geschäft	"Clean" Ansammlungen mit reduzierter Partikel werden auf Informationsspeicherkörpern hergestellt. Andere Anwendungen umfassen die Montage für Bandkassetten und Audio- und Video-Kassetten.
Verbraucher	Präzisionsschweißen, Steck- und Umformoperationen werden bei der Herstellung des Swatch® verwendet.
elektrisch	Mehrere Steck- und Einfügungsanwendungen werden oft automatisiert für High-Lautstärker Produktionsanforderungen mit konsistenter Zuverlässigkeit. Anwendungen Include: Klemmenblöcke, Anschlüsse, Schalter (z. B. umschalten, eintauchen, drehend und -membran kippen) und Spule Baugruppen.
medizinisch	Nichtkontamination Und die Fähigkeit, in einem sauberen Raum betrieben werden zu können sind ebenso wichtig wie die Stärke der Schweißnaht. Zuverlässige, wiederholbare Anordnungen für kritische Lebensunterstützungsgeräte werden mit neuen Funktionen in der Prozesssteuerung hergestellt. Anwendungen Include: Arterieller Filter, Kardiometrie Reservoir, Blut / Gas Filter, Gesichtsmaske und IV Spike / Filter.
Verpackung	Von aseptischen Paketen zu Zahnpasta-Röhren ist die Fähigkeit der Ultraschallanordnung, durch Produktkontamination im Gelenkbereich zu versiegeln, ein großer Vorteil. Neben einem guten kosmetischen Erscheinungsbild sorgt Ultraschallanordnung Tamper-Evidident Dichtungen für Blister Packungen. Anwendungen Include: Condiment-Spender, Blisterpaket, Saftbeutel, Saftkarton und Kunststoff-beschichtete Papier Tassen.
Spielzeuge	In dieser stark wettbewerbsfähigen Industrie, die Beseitigung von Klebstoffen, Schrauben und Lösungsmitteln oder anderen ist ein Bonus, der zu starken, sicher, flash-free hinzugefügt Baugruppen.

Einschränkungen des Ultraschall-Kunststoffschweißens
Die Materialien für ultraschonisch verschweißte Komponenten sind möglicherweise die wichtigste Einschränkung - Der Prozess funktioniert am besten, wenn Beide Komponenten sind aus ähnlichen amorphen Polymeren hergestellt. WENN Nur eine der Komponenten eignet sich zum Schweißen (oder sie sind unvereinbar) Verwandte Ultraschallverbindungs-Techniken Sollte berücksichtigt. WENN Weder Material eignet sich zum Schweißen (z. B. Thermoset Kunststoffe) Dann muss eine andere Verbindungsmethode verwendet werden. Die Größe einer kontinuierlichen Ultraschall-Schweißnaht hängt vom Horn (Sonotrode) das macht es. Aber Sonotrodes sind in der Größe durch physikalische Einschränkungen begrenzt, basierend auf der Wellenlänge des verwendeten Ultraschalls. einige typische "Regeln von thumb" für Axialmodus Sonotrodes (wie in Kunststoff verwendet Schweißen) SIND:
• sonotrode Länge ist eine halbe Wellenlänge
• Maximaler Durchmesser (oder Andere lateral Maß) ist ein Drittel einer Wellenlänge, um Interferenzen aus anderen Vibrationsmodi zu vermeiden
Die Wellenlänge hängt von der Betriebsfrequenz und der Schallgeschwindigkeit des Sonotrode ab Material. In den meisten Fällen (mithilfe einer Mindestfrequenz von 20 kHz und gemeinsamen Materialien wie Aluminium, Titan oder Edelstahl) Die maximale Wellenlänge ist umhergestellt 250 mm (10 Zoll). Daher die seitliche Dimension eines sonotrode kann nicht jemals größer sein als ca. 80 mm (nur über 3 Zoll). Untere Frequenzen, bis zu 15 kHz oder weniger, ermöglichen einen größeren Sonotrode Größe, aber mit deutlich erhöhten hörbaren Geräuschen. größer Sonotrodes werden häufig mit einer Reihe von Slots aufgebaut, aufgeteilt sie in Abschnitte, von denen jeder individuell die Regeln einstecken. oder alternative Vibrationsmodi (z. B. radial) kann verwendet werden, die sich vollständig beseitigen Einschränkungen. In den meisten Fällen haben größere Abschnitte weitere, kompliziertere Regeln von ihre eigene - Finite-Elemente-Analyse und eine erhebliche Menge an Prototyping Die Arbeit wird erforderlich sein, um erfolgreich zu kommen. SonoTrode Design.
Die für einen Ultraschallschweißprozess erforderliche Leistung hängt hauptsächlich von der Größe der Schweißnaht ab, wobei die geschweißten Materialien und der Effizienz der Übertragungsleistung bis zur Hautschweißung. Die meisten Ultraschallsysteme verwenden Steuerungssysteme, um den Stromeintrag automatisch einzustellen, da der Prozess sie erfordert, jedoch offensichtlich innerhalb der Fähigkeit des Generators und des Wandlers. Mit moderner Elektronik, die in Ultraschallgeneratoren verwendet wird, ist es der Wandler, der die maximale Leistung diktiert, die das System behandeln kann, da der gleichen Einschränkungen auf der physischen Größe, die oben für Sonotrodes diskutiert wurden. Moderne Ultraschallwandler können oft 3kw umgehen, und ein gewisser Anspruch auf 6 kW, was schieben Sie die Grenzen des Ultraschallschweißens heraus. Es ist schwierig, in Axial-Modus Systeme, wie zum Plastikschweißen verwendet, , wenn nicht Die Wandler können auf vollständig getrennte Ultraschall-Sytems angewendet werden. Somit können mehrere Ultraschallsysteme diskrete Schweißnähte an mehreren Standorten auf den Komponenten herstellen. Es ist nicht möglich, eine begrenzte Leistung durch Erhöhen der Schweißtzeit auszugleichen, da mehr Zeit mehr Wärmeübertragung aus der Schweißnahtzone ermöglicht.