Введение в ультразвуковую сварку пластмасс

Ультразвуковая сварка - это метод соединения вместе двух частей, изготовленных из одинаковых или химически совместимых материалов, с использованием высокочастотных ультразвуковых колебаний, которые создают между ними твердый сварной шов. Преимущество использования этого метода с пластиками заключается в том, что в течение нескольких секунд образуется высокопрочное, газо- и водонепроницаемое соединение без винтов, клея, резьбы, припоя или любого другого типа связующего материала. Сваренные детали не нужно оставлять в зажимном приспособлении для отверждения, что позволяет сразу же использовать их в линии автоматизации. Ультразвуковая сварка пластмасс - это экологически чистый процесс, который потребляет очень мало энергии, обеспечивая при этом рентабельный, прочный и чистый сварной шов. Этот процесс используется в электротехнической, компьютерной, автомобильной, аэрокосмической, медицинской и упаковочной отраслях, и это лишь некоторые из них.

Ультразвуковой сварочный аппарат состоит из узла преобразователя, который называется стопкой. Он состоит из трех компонентов:сонотрода, усилителя и сварочного рожка. Сонотрод является источником вибрации. Внутри него находятся пьезоэлектрические керамические диски, зажатые вокруг металлических пластин, которые плотно прижаты к титановому цилиндру. Затем по кабелю от системного силового модуля к нему подводится высокочастотное электричество. Поскольку это не создает достаточной вибрации для получения температуры плавления большинства термопластичных смол, используется усилитель для усиления входных вибраций до соотношения, необходимого для процесса сварки. Сварочный рожок передает энергию колебаний термопластическим заготовкам. Сварочный рожок спроектирован так, чтобы соответствовать контурам конкретных деталей. Он снижает вибрацию до определенного значения и прикладывает силы, необходимые для работы процесса.

Этот процесс сварки зависит от используемого пластика, который размягчается, но не плавится, поэтому он лучше всего подходит для термопластов, а не термореактивных полимеров. Большинство термопластов имеют аморфную структуру с некоторой степенью кристалличности, что означает, что некоторые области имеют упорядоченную структуру. Термопласты размягчаются в широком диапазоне температур и имеют температуру стеклования. Термореактивные полимеры являются кристаллическими и имеют отчетливую температуру плавления. Кристаллический полимер будет оставаться твердым, пока не достигнет точки плавления, а затем полностью расплавится. Аморфные термопласты также имеют более низкий удельный вес, более низкий предел прочности и модуль упругости, более высокую пластичность и ударную вязкость, а также более низкое сопротивление ползучести по сравнению с большинством кристаллических полимеров. Например, АБС, акрил, поликарбонат и ПВХ представляют собой аморфные полимеры с небольшой кристаллической структурой или без нее. Эти пластмассы хорошо подходят для ультразвуковой сварки. Ультразвуковая сварка двух деталей из одного пластика обычно дает лучший результат. Однако в некоторых случаях два разных термопласта можно сваривать с помощью ультразвука, например, когда материалы химически совместимы и имеют схожие точки плавления. Одно из лучших сочетаний пластиков для такой сварки - это АБС и акрил.

Полимеры, такие как PE, PP, PE и PIA, являются кристаллическими и имеют тенденцию поглощать вибрации до того, как энергия от ультразвукового сварочного аппарата сможет пройти через место сварки. Поэтому соединить что-либо из них с помощью этого вида сварки затруднительно. Одной из наиболее часто используемых комбинаций является полиэтилен и полипропилен, но они оба являются кристаллическими и химически несовместимыми.

Звуковая сварка используется для изготовления бутановых зажигалок, игрушек, пипеток и внутривенных катетеров. Верхняя часть спортивной обуви часто изготавливается с помощью ультразвуковой сварки, а не сшивания или склеивания. Процесс производства бытовой техники требует соединения множества пластиковых деталей. Примеры этого процесса включают экран дисплея на передней панели стиральной машины и две половинки насосного колеса. В автомобильной промышленности звуковая сварка используется в сотнях случаев, включая сварку вместе частей задних фонарей, комбинации приборов и бамперов. Поступали сообщения о том, что Apple пытается использовать эту технику для изготовления своих наушников, успешно применив этот процесс на некоторых других своих продуктах. Это придаст наушникам более обтекаемый вид.

Ищете другие способы приклеивания разных пластиков? Ознакомьтесь с нашим бесплатным руководством по приклеиванию пластмасс!