Sonotrody

Sonotroda ultradźwiękowa (narzędzie) jest jednym z najważniejszych elementów każdej zgrzewarki ultradźwiękowej. Jest to element roboczy, który jest specjalnie zaprojektowany pod daną aplikację. Każda sonotroda jest projektowana dla określonej częstotliwości i amplitudy drgań. Typowe częstotliwości wykorzystywane przy zgrzewaniu to 20, 30, 35 i 40kHz. Dla dużych detali wykorzystuje się częstotliwości niższe – 20kHz, dla mniejszych wyższe (niższa częstotliwość drgań pozwala wykonać większe narzędzie). Najważniejszym parametrem jest to amplituda drgań oraz jej równy rozkład na czole sonotrody. Jeśli jest ona źle zaprojektowana, to będzie miała nierówny rozkład amplitudy co skutkuje nierównomiernym zgrzewaniem, a nawet jej uszkodzeniem. Posiadając najlepsze nawet urządzenie ze źle wykonaną sonotrodą uzyska się przeciętne czy nawet złe rezultaty zgrzewania.

Dla każdego tworzywa określony jest przedział amplitudy, w którym uzyskuje się najlepsze połączenie. Materiały amorficzne takie jak ABS, PC, PMMA itp. są materiałami dobrze przenoszącymi drgania , mającymi niską temperaturę topnienia, a co za tym idzie bardzo dobrze zgrzewalnymi. Trochę inaczej sprawa się ma z materiałami pół-krystalicznymi, których temperatura topnienia jest wyższa i gorzej przenoszą drgania np. PP, PA, PE, POM. Są one również zgrzewalne jednakże aplikacje wymagają znacznie wyższych amplitud drgań i mocy.

Amplitudę na czole sonotrody można w przybliżeniu policzyć w prosty sposób:

A= P x B x S x G

A= amplituda na czole sonotrody

P= amplituda na wyjściu przetwornika (zależnie od producenta i mocy generatora)

B= wzmocnienie boostera (np. 1:1,5)

S= wzmocnienie sonotrody (1:1 – sonotroda bez wzmocnienia)

G= wartość amplitudy ustawiona na generatorze (np. 0,8 gdy ustawiona amplituda na generatorze jest 80%)

Materiały stosowane do wykonywania sonotrod to stopy aluminium, stal i tytan. Zależnie od aplikacji, kształtu czy żywotności wybiera się dany materiał. Pod kątem akustycznym i wytrzymałościowym tytan jest najlepszym z tych materiałów.

Dla sonotrod o skomplikowanym kształcie tj. duży rozmiar skomplikowany kontur wykorzystuje się programy do symulacji metodą elementów skończonych (FEA). Pozwalają one zoptymalizować kształt, za symulować naprężenia, rozkład amplitudy na czole jak również zaoszczędzić czas.

Przykład rezultatu takiej symulacji znajduje się poniżej:

 

 

Nasza firma projektuje i wytwarza sonotrody ultradźwiękowe najwyższej jakości ze stopów aluminium, stali lub tytanu. Zależnie od kształtu czy żywotności dobieramy odpowiedni materiał. Dostarczamy narzędzia również do urządzeń innych producentów (od 20 do 40kHz).