Co To Są Ultradźwięki?

Przeciętny człowiek słyszy fale dźwiękowe z zakresu 16Hz - 16 kHz. Ultradźwięki to częstotliwości w paśmie powyżej 16 kHz. Drgania ultradźwiękowe mają zastosowanie w różnorodnych dziedzinach tj. zgrzewanie plastików, zgrzewanie metali, cięcie, oczyszczanie, lutowanie, testowaniu materiałów, diagnostyce, medycynie i wielu innych. W wyniku rozpowszechnienia się zastosowań tworzyw sztucznych w ostatnich trzech dekadach, zgrzewanie za pomocą ultradźwięków stało się jednym najważniejszych procesów ich łączenia. Zgrzewanie i nitowanie ultradźwiękami znalazło szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, tekstylnym, elektrotechnicznym, opakowaniowym itp. W praktyce używa się zgrzewarek na częstotliwościach od 20kHz do 40kHz. Zgrzewarki ultradźwiękowe możemy podzielić na dwa typy: do zgrzewania plastików oraz do zgrzewania metali.
Zgrzewarki do łączenia tworzyw sztucznych działają na zasadzie dostarczenia dużej dawki energii mechanicznej do materiałów umieszczonych między drgającym narzędziem (sonotroda) a kowadłem. Energia ultradźwiękowa wydzielana na styku łączonych materiałów wywołuje szereg zjawisk jednocześnie: punktowe podgrzanie, ruch (drgania) cząsteczek, wywarcie dużego ciśnienia itp. W wyniku tych zjawisk następuje połączenie materiałów. Charakter połączenia zależny jest od spajanych materiałów. Najczęściej zachodzi miejscowe przetopienie i zmieszanie łączonych materiałów, ale również mamy doczynienia ze zjawiskiem adhezji i mikropołączeń mechanicznych polegających na wtłoczeniu cząstek materiału bardziej podatnego w pory materiału twardszego.

W typowej zgrzewarce ultradźwiękowej możemy wyodrębnić część mechaniczną - stół, kolumna, pneumatyka oraz część ultradźwiękową generator, przetwornik (konwerter), falowód (booster), narzędzie (sonotroda). Generator jest najważniejszą częścią urządzenia. Zamienia napięcie zasilania 230V 50Hz na znacznie wyższe napięcie (powyżej 1000V) i częstotliwości 20,30 lub 35kHz (zależnie od technologii). Przetwornik zasilany jest z generatora i ma za zadanie zmianę energii elektrycznej w mechaniczną. Następnie energia mechaniczna z przetwornika przekazywana jest do boostera i dalej do sonotrody. W trakcie zgrzewania sonotroda wywiera nacisk na zgrzewany detal i wprowadza go w drgania w wyniku czego następuje połączenie zgrzewanych elementów. Booster ma dwojakie zastosowanie: może zwiększać (najczęściej) lub zmniejszać amplitudę oraz jest elementem, za który najczęściej się mocuje w zgrzewarce. Ostatni element układu drgającego - sonotroda - jest elementem wyspecyfikowanym dla potrzeb klienta. Możemy sonotrody również podzielić na te ze wzmocnieniem lub bez.

Zalety zgrzewania ultradźwiękowego

 

Podatność na zgrzewanie poszczególnych tworzyw sztucznych.