Verfahrensbeschreibung
Die Ultraschallschweisstechnik für Kunststoffe wird den Schmelz-Schweissverfahren zugeordnet. Das Verfahren beruht auf einer Umwandlung von Reibungs- und Schwingungsenergie in Wärme. Die vom Ultraschallsystem erzeugten hochfrequenten Schwingungen werden über das Schweisswerkzeug, genannt Sonotrode, unter Druckeinwirkung auf die zu fügenden Teile übertragen, was zu einer Relativschwingung in der Fügezone führt. Die als Folge der Reibungswärme entstehende Mikroschmelze stellt eine Schwingungsbarriere dar, wodurch Schwingungsenergie absorbiert und in Wärme umgewandelt wird, was schliesslich in Sekundenbruchteilen zum Abschmelzen der Schweisskontur und damit zu einer molekularen Verbindung führt. Die zu verschweissenden Kunststoffteile müssen in der Regel eine dem Materialtyp und den an die Fügenaht gestellten Anforderungen entsprechende Schweisskontur aufweisen.
Longitudinales Verfahren
Dies ist eine bekannte Art Kunststoffteile mit Ultraschall zu verschweißen. Das gesamte Schweisssystem ist in der Regel vertikal aufgebaut. Bei der longitudinalen Technik werden die Schwingungen vertikal zu den Fügeteilen eingeleitet, und der Zylinder bewegt das ganze System in der Schweissachse auf das obere Fügeteil zu und erzeugt so den Schweissdruck.
Torsionales Verfahren SONIQTWIST®
Das System ist in der Regel ebenfalls vertikal aufgebaut, der Prozess selbst verläuft jedoch völlig anders. Es handelt sich hier um ein Hochfrequenz Reibschweissen. Die Schwingungen werden tangential eingeleitet, die Sonotrode nimmt den oberen Fügepartner mit, und bewegt ihn horizontal zum unteren Teil. Durch die hohe Frequenz von 20 KHz, die Amplitude und den Druck entsteht durch die Reibung ebenfalls Schmelze zwischen den Teilen.
Durch die tangentiale Bewegung entsteht so gut wie keinerlei Belastung durch den Ultraschall im unteren Teil. Deshalb eignet sich dieses Verfahren besonders für Anwendungen, bei denen man verhindern will, dass direkt neben der eigentlichen Ultraschallschweißung zusätzliche Schwingungen eingeleitet werden, die eine Schädigung hervorrufen könnten. Z. B.: Empfindliche Teile, Folien, Gewebe, dünne Spritzgussteile (angespritzte Federn, oder Gitter mit dünnen Stegen). Teilweise können Kunststoffe unterschiedlicher Art verbunden werden.
Anwendungsbereiche
Das Ultraschall Kunststoffschweissen kann bei praktisch allen thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt werden. Bei der Fügenahtgestaltung von Werkstücken aus teilkristallinen Kunststoffen muss berücksichtigt werden, dass sich das Schweißverhalten dieser Kunststoffart vom amorphen Kunststofftyp wesentlich unterscheidet.
Die Fügenahtkonstruktionen in den Bereichen Longitudinal und Torsional unterscheiden sich ganz erheblich voneinander.
In beschränktem Masse lassen sich auch unterschiedliche, thermoplastische Kunststofftypen miteinander verbinden (Amorphe Kunststoffe). Duroplaste lassen sich mit Ultraschall nicht verschweissen.
Die Ultraschallfügetechnik findet heute in allen Industriezweigen, in denen Kunststoffe verarbeitet werden, Verwendung.
Kundennutzen
- Optimaler Prozess für ihre individuelle Anwendung (Longitudinales- oder Torsionales Verfahren)
- Innovation "Torsionales Schweissen"
- Hohe Arbeitsgeschwindigkeit
- Hohe und gleichbleibende Qualität durch permanente Prozesskontrolle
- Zuverlässige Verbindung
- Dichte Verbindungen auch bei Produktresten
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