wiadomości o firmie Historia spawania ultradźwiękowego Ultra

Zgrzewanie ultradźwiękowe to technika przemysłowa, w której ultradźwiękowe wibracje akustyczne o wysokiej częstotliwości są lokalnie stosowane do obrabianych przedmiotów utrzymywanych razem pod ciśnieniem w celu utworzenia spoiny w stanie stałym. Jest powszechnie stosowane do tworzyw sztucznych i metali, a zwłaszcza do łączenia różnych materiałów. W zgrzewaniu ultradźwiękowym , nie ma śrub łączących, gwoździ, materiałów lutowniczych ani klejów niezbędnych do połączenia materiałów. Po zastosowaniu na metale godną uwagi cechą tej metody jest to, że temperatura pozostaje znacznie poniżej temperatury topnienia zaangażowanych materiałów, zapobiegając w ten sposób niechcianym właściwości, które mogą wynikać z ekspozycji materiałów na wysoką temperaturę.

Praktyczne zastosowanie zgrzewania ultradźwiękowego sztywnych tworzyw sztucznych zakończono w latach 60. XX wieku.W tym momencie można było spawać tylko twarde tworzywa sztuczne.Patent na ultradźwiękową metodę zgrzewania sztywnych części termoplastycznych został przyznany Robertowi Soloffowi i Seymourowi Linsleyowi w 1965 roku. Soloff, założyciel firmy Sonics & Materials Inc., był kierownikiem laboratorium w Branson Instruments, gdzie cienkie folie z tworzywa sztucznego były zgrzewane w worki i tuby za pomocą sond ultradźwiękowych.Nieumyślnie zbliżył sondę do plastikowego dozownika taśmy i połówki dozownika zgrzały się ze sobą.Zdał sobie sprawę, że sondy nie trzeba ręcznie przesuwać wokół części, ale energia ultradźwiękowa może przemieszczać się przez i wokół sztywnego tworzywa sztucznego i spawać całe złącze.Następnie opracował pierwszą prasę ultradźwiękową.Pierwsze zastosowanie tej nowej technologii miało miejsce w przemyśle zabawkarskim.

Pierwszy samochód wykonany w całości z plastiku został zmontowany za pomocą zgrzewania ultradźwiękowego w 1969 roku. Mimo że plastikowe samochody się nie przyjęły, zgrzewanie ultradźwiękowe tak.Przemysł motoryzacyjny używa go regularnie od lat 80-tych.Jest teraz używany do wielu zastosowań.

Do łączenia złożonych formowanych wtryskowo termoplastycznyczęści, sprzęt do zgrzewania ultradźwiękowego można łatwo dostosować do dokładnych specyfikacji spawanych części.Części są umieszczone pomiędzy gniazdem o stałym kształcie (kowadło) i sonotroda (klakson) podłączony do przetwornika i ~20 kHzemitowane są drgania akustyczne o niskiej amplitudzie.(Uwaga: Częstotliwości używane w spawaniu ultradźwiękowym tworzyw termoplastycznych to 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz i 70 kHz).Podczas spawania tworzyw sztucznych interfejs dwóch części jest specjalnie zaprojektowany, aby skoncentrować proces topienia.Jeden z materiałów ma zwykle kolczasty lub zaokrąglony dystrybutor energii, który styka się z drugą częścią z tworzywa sztucznego.Energia ultradźwiękowa topi punktowy kontakt między częściami, tworząc połączenie.Ten proces jest dobrą zautomatyzowaną alternatywą dlaklej, śruby lub zatrzaskiprojekty.Jest zwykle używany z małymi częściami (np. telefonami komórkowymi, elektroniką użytkową, jednorazowymi narzędziami medycznymi, zabawkami itp.), ale może być używany z częściami tak dużymi, jak mały zestaw wskaźników samochodowych.Ultradźwięki mogą być również używane do spawania metali, ale zazwyczaj są ograniczone do małych spoin cienkich, kowalnych metali, np. aluminium, miedzi, niklu.Ultradźwięki nie byłyby używane do spawania podwozia samochodu lub do spawania elementówrower razem, ze względu na wymagane poziomy mocy.

Zgrzewanie ultradźwiękowe tworzyw termoplastycznych powoduje miejscowe topienie tworzywa w wyniku pochłaniania energii drgań wzdłuż zgrzewanego złącza.W metalach spawanie następuje na skutek dyspersji tlenków powierzchniowych pod wysokim ciśnieniem i lokalnego ruchu materiałów.Chociaż jest ogrzewanie, nie wystarczy stopić materiałów podstawowych.

Zgrzewanie ultradźwiękowe może być stosowane zarówno do twardych, jak i miękkich tworzyw sztucznych, takich jak półkrystalicznytworzywa sztuczne i metale.Dzięki badaniom i testom wzrosła wiedza na temat spawania ultradźwiękowego.Wynalezienie bardziej wyrafinowanego i niedrogiego sprzętu oraz zwiększone zapotrzebowanie na komponenty plastikowe i elektroniczne doprowadziły do ​​rosnącej wiedzy o podstawowym procesie.Jednak wiele aspektów zgrzewania ultradźwiękowego nadal wymaga dalszych badań, takich jak powiązanie jakości spoiny z parametrami procesu.Spawanie ultradźwiękowe jest nadal szybko rozwijającą się dziedziną.

Naukowcy z Instytutu Inżynierii Materiałowej (WKK) Uniwersytetu Kaiserslautern, przy wsparciu Niemieckiej Fundacji Badawczej (Deutsche Forschungsgemeinschaft), udało się udowodnić, że stosowanie procesów zgrzewania ultradźwiękowego może prowadzić do bardzo trwałych wiązań między metalami lekkimi i Polimer wzmocniony włóknem węglowym (CFRP) arkusze.

Zaletą zgrzewania ultradźwiękowego jest to, że jest znacznie szybszy niż konwencjonalne kleje lub rozpuszczalniki.Czas schnięcia jest bardzo szybki, a elementy nie muszą pozostawać w mocowaniu przez długi czas, czekając na wyschnięcie lub utwardzenie spoiny.Spawanie można łatwo zautomatyzować, tworząc czyste i precyzyjne połączenia;miejsce spoiny jest bardzo czyste i rzadko wymaga poprawek.Niewielki wpływ termiczny na zastosowane materiały umożliwia zgrzewanie większej liczby materiałów.