Prinzip/Theorie des Ultraschallschweißens
Ultraschallschweißen, auch bekannt als Ultraschallkleben, ist ein Verfahren, bei dem hochfrequente (Ultraschall-)Schallwellen auf zwei oder mehr Werkstücke einwirken, die unter Druck zusammengehalten werden, um sie zu einem einzigen Stück zu verschmelzen. Das Ultraschallschweißen wird häufig zum Verbinden von Kunststoffteilen - insbesondere von solchen aus verschiedenen Kunststoffen - verwendet und verbindet die einzelnen Werkstücke dauerhaft, ohne dass Klebstoffe oder mechanische Befestigungen erforderlich sind.
Ultraschallschweißen ist ein industrielles Verfahren, bei dem hochfrequente akustische Ultraschallschwingungen lokal auf Werkstücke einwirken, die unter Druck zusammengehalten werden, um eine feste Schweißnaht zu erzeugen. Es wird häufig für Kunststoffe und Metalle und insbesondere für das Verbinden unterschiedlicher Materialien verwendet. Beim Ultraschallschweißen sind keine Verbindungsbolzen, Nägel, Lötmaterialien oder Klebstoffe erforderlich, um die Materialien miteinander zu verbinden. Bei Metallen zeichnet sich dieses Verfahren dadurch aus, dass die Temperatur deutlich unter dem Schmelzpunkt der beteiligten Werkstoffe liegt, so dass unerwünschte Eigenschaften, die durch eine hohe Temperaturbelastung der Werkstoffe entstehen könnten, vermieden werden.
Wie funktioniert das Ultraschallschweißen?
Jeder Ultraschallschweißvorgang variiert je nach den zu verbindenden Kunststoffmaterialien, der Form der Werkstücke und anderen Faktoren. Der Gesamtprozess ist jedoch im Allgemeinen derselbe. Die schallgeschweißten Teile werden zusammengefügt und zwischen einem "Nest" aus Metall, das sie an Ort und Stelle hält, und einer Sonotrode aus Metall eingebettet.
Die Sonotrode ist mit einem Wandler verbunden, der extrem schnelle Schwingungen erzeugt; die Sonotrode überträgt diese Schwingungsbewegung auf die Werkstücke, gegen die sie gedrückt wird. Durch die Vibrationen schmilzt der Kunststoff leicht an, und durch den Druck, den das Nest ausübt, verschmelzen sie miteinander, so dass eine Verbindung entsteht. In der Regel ist der Bereich, in dem die beiden Teile zusammenkommen, speziell gestaltet, um den Schmelz- und Klebevorgang zu erleichtern. Nachdem die Teile richtig zusammengefügt sind, hören die Vibrationen auf und der Kunststoff kühlt sehr schnell ab, so dass eine unglaublich starke Verbindung entsteht.
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