Ultraschallschweißen (Ultraschallschneiden):
Die Vorteile beim Ultraschallschweißen sind vor allem saubere und schnelle Verschweißungen ohne notwendige Nacharbeiten. Es lassen sich dabei auch dreidimensionale Fügenähte realisieren. Dieses Schweißverfahren benötigt zudem einen Bruchteil an Energie, die für andere thermische Schweißverfahren notwendig ist. Da keine weiteren Stoffe (Klebstoffe etc.) zum Einsatz kommen ist das Ultraschallschweißen auch noch Umweltfreundlich.
Es gibt die folgenden Varianten:
- Verschweißen von Bauteilen
- Schweißen von Folien und Geweben
- Verschweißen mit zusätzlicher Dichtung
- Zapfenschweißen
- Nieten
- Punktschweißen
- Einbetten
- Bördelschweißen
Schweißvorgang:
In einem Generator wird die eingehende Netzspannung in hochfrequente Energie umwandelt. wird über den Konverter (Schallwandler) in mechanische Schwingungsenergie umgewandelt, welche über eine Solotrode an das / die zu verschweißende(n) Bauteil(e) übertragen wird.
Die zum schweißen benötigte Wärme wird durch die Umwandlung der Ultraschallschwingungen in mechanische Schwingungen erzeugt. Der Anpressdruck der Sonotrode (Die Sonotrode ist das eigentliche Schweißwerkzeug) überträgt diese an das zu schweißenden Werkstück. Durch die Grenzflächenreibung entsteht Wärme und der Kunststoff beginnt zu schmelzen. Diese Reaktion beschleunigt sich, da der Dämpfungsfaktors ansteigt.
Nach dem verschweißen ist nur eine kurze Abkühlphase notwendig und das geschweißte Teil ist weiter verarbeitbar.
Welche Kunststoffe lassen sich verschweißen?
Grundsätzlich sind harte und amorphe Kunststoffe wie ABS, PS, PC, SAN und PMMA mit dem Ultrschallschweißen gut zu verarbeiten. Die Schwingungen werden gut über größere Strecken bis zur Nahtstelle weiterleiten.
Bei teilkristallinen Kunststoffen wie PP, PA, POM und PE hingegen werden die eingeleiteten Schwingungen stark gedämpft. Deshalb lassen sich diese Materialien normalerweise nur im unmittelbaren Nahfeld verschweißen.
Füllstoffe (Glasfaser, Talkum, Weichmacher, flammhemmende Zusätze, Holzmehl, Kreide, Gleitmittel, etc,) beeinflussen ebenso die Schweißeigenschaften. Die Artikelkonstruktion und Schweißparameter gilt es abzustimmen. Probeschweißungen bringen oftmals Erkenntnisse um das optimale Ergebnis zu bringen.
Beim Ultraschallschweißen wird auch zwischen Fernfeldschweißen und Nahfeldschweißen unterschieden:
Vom Fernfeldschweißen wird gesprochen, wenn die Auflage der Sonotrode weiter als 6 mm von der Schweißzone entfernt ist. Dann wird die Energie über eine Werkstückhälfte übertragen. Hierzu sind natürlich nur jene Kunststoffe geeignet, welche die Schwingungsenergie verlustarm übertragen.