Ultraschallschweißen ist ein industrieller Prozess, bei dem hochfrequente Ultraschallschwingungen lokal auf Werkstücke angewendet werden, die unter Druck zusammengehalten werden, um eine Festkörperschweißung zu erzeugen.Es wird häufig für Kunststoffe und Metalle und insbesondere zum Verbinden unterschiedlicher Materialien verwendet.Beim Ultraschallschweißen sind keine Verbindungsbolzen, Nägel, Lötmaterialien oder Klebstoffe erforderlich, um die Materialien miteinander zu verbinden.Bei der Anwendung auf Metalle besteht ein bemerkenswertes Merkmal dieses Verfahrens darin, dass die Temperatur deutlich unter dem Schmelzpunkt der beteiligten Materialien bleibt, wodurch jegliche unerwünschten Eigenschaften verhindert werden, die sich aus der Hochtemperatureinwirkung der Materialien ergeben können
Zum Verbinden komplexer spritzgegossener thermoplastischer Teile können Ultraschallschweißgeräte einfach an die genauen Spezifikationen der zu schweißenden Teile angepasst werden.Die Teile werden zwischen einem fest geformten Nest (Amboss) und einer Sonotrode (Horn) angeordnet, die mit einem Wandler verbunden ist, und eine akustische Vibration mit einer niedrigen Amplitude von ~20 kHz wird emittiert.(Hinweis: Übliche Frequenzen, die beim Ultraschallschweißen von Thermoplasten verwendet werden, sind 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz und 70 kHz).Beim Schweißen von Kunststoffen ist die Schnittstelle der beiden Teile speziell darauf ausgelegt, den Schmelzprozess zu konzentrieren.Eines der Materialien hat normalerweise einen spitzen oder abgerundeten Energieleiter, der das zweite Kunststoffteil berührt.Die Ultraschallenergie schmilzt den Punktkontakt zwischen den Teilen, wodurch eine Verbindung entsteht.Dieser Prozess ist eine gute automatisierte Alternative zu Klebe-, Schrauben- oder Schnappkonstruktionen.Es wird in der Regel bei Kleinteilen (z. B. Mobiltelefonen, Unterhaltungselektronik, medizinischen Einwegwerkzeugen, Spielzeug usw.) verwendet, kann aber auch für so große Teile wie ein kleines Automobil-Kombiinstrument verwendet werden.Ultraschall kann auch zum Schweißen von Metallen verwendet werden, ist aber typischerweise auf kleine Schweißnähte von dünnen, schmiedbaren Metallen, z. B. Aluminium, Kupfer, Nickel, beschränkt.Ultraschall würde aufgrund der erforderlichen Leistungspegel nicht zum Schweißen des Fahrgestells eines Automobils oder zum Zusammenschweißen von Teilen eines Fahrrads verwendet.
Das Ultraschallschweißen von Thermoplasten bewirkt ein lokales Schmelzen des Kunststoffs durch Absorption von Vibrationsenergie entlang der zu schweißenden Verbindung.Bei Metallen erfolgt das Schweißen aufgrund der Hochdruckdispersion von Oberflächenoxiden und der lokalen Bewegung der Materialien.Es wird zwar erhitzt, aber es reicht nicht aus, um die Grundmaterialien zu schmelzen.
Das Ultraschallschweißen kann sowohl für harte als auch für weiche Kunststoffe, wie z. B. teilkristalline Kunststoffe, und Metalle verwendet werden.Das Verständnis des Ultraschallschweißens hat durch Forschung und Tests zugenommen.Die Erfindung immer ausgefeilterer und kostengünstigerer Geräte und die gestiegene Nachfrage nach Kunststoff- und Elektronikkomponenten haben zu einem wachsenden Wissen über den grundlegenden Prozess geführt.Viele Aspekte des Ultraschallschweißens erfordern jedoch noch weitere Untersuchungen, wie z. B. die Beziehung zwischen Schweißqualität und Prozessparametern.Das Ultraschallschweißen ist weiterhin ein sich schnell entwickelndes Gebiet.
Postzeit: 02. Dezember 2021