Analýza ultrazvukového svařování plastů

Mezi mnoha produkty se v mnoha případech používá ultrazvukové svařování plastů a používá se v automobilech, domácích spotřebičích, obalech, hračkách, elektronice a dalších komerčních aplikacích. Jeho jedinečné přednosti - rychlý, účinný, čistý a pevný si získaly uznání ve všech oblastech života

Nejprve se podívejme na princip svařování: Když ultrazvukové vlny působí na kontaktní povrch termoplastického plastu, vyvolají desítky tisíc vysokofrekvenčních vibrací za sekundu. Tato vysokofrekvenční vibrace dosahuje určité amplitudy a ultrazvuková energie je přenášena přes horní svařenec. V zóně svaru vznikají lokalizované vysoké teploty v důsledku velkého akustického odporu v zóně svaru, tj. na rozhraní dvou svarů. Navíc kvůli špatné tepelné vodivosti plastu nemůže být včas rozptýlen a shromážděn v zóně svaru, takže kontaktní plochy obou plastů se rychle roztaví a po určitém tlaku se spojí do jednoho. Když se ultrazvuková vlna zastaví, nechte tlak trvat několik sekund, aby ztuhla, čímž se vytvoří silný molekulární řetězec pro účely svařování, síla svařování se může blížit pevnosti suroviny.

Proces ultrazvukového svařování je rozdělen do čtyř fází.

Fáze 1: Houkačka je v kontaktu se součástí, vyvíjí tlak a začíná vibrovat. Třecí teplo rozptyluje žebra vedení energie a roztok teče do lepené plochy. Jak se vzdálenost mezi dvěma částmi zmenšuje, množství svařování (vzdálenost mezi dvěma částmi v důsledku toku taveniny) se zmenšuje. Zpočátku se velikost posuvu při svařování rychle zvyšuje a poté se zpomaluje, jak se žebro vedení roztavené energie roztahuje a dotýká se povrchu spodní části. Ve fázi pevného tření vzniká teplo třecí energií mezi dvěma povrchy a vnitřním třením v součásti. Třecí teplo způsobuje zahřátí polymerního materiálu až na jeho teplotu tání. Množství tepla je závislé na frekvenci působení, amplitudě a tlaku.

Fáze 2: Zvýšení rychlosti tavení má za následek zvýšení velikosti přemístění svařování a kontaktu mezi povrchy dvou částí. V této fázi se vytvoří tenká roztavená vrstva a tloušťka roztavené vrstvy se zvýší v důsledku nepřetržitého vývinu tepla. Teplo v této fázi vzniká viskózním rozptylem.

Fáze 3; tloušťka vrstvy roztoku ve svaru zůstává stejná a doprovázená konstantním rozložením teplot dochází k ustálenému tavení.

Stupeň 4: Po nastavené době nebo po dosažení určité energie, úrovně výkonu nebo vzdálenosti se vypne napájení, zastaví se ultrazvukové vibrace a spustí se čtvrtý stupeň. Tlak je udržován a část přebytečného roztoku je vytlačena z kloubu. Maximálního posunu je dosaženo, když je svar ochlazen a ztuhnut a dochází k intermolekulární difúzi.