Ultraschallschweißen von Spritzgießteilen

Beim Ultraschallschweißen werden die Oberflächen von Kunststoffen durch Vibrationen gerieben, wodurch Wärme entsteht. Dadurch steigt die Temperatur der zu schweißenden Oberflächen stetig an, bis sie schmelzen und verbunden werden, während die nicht geschweißten Oberflächen unbeeinflusst bleiben.

I. Aufbau der Schweißeinrichtung

Die Ultraschallschweißeinrichtung besteht hauptsächlich aus einem Hochfrequenzstromerzeuger, einem Wandler, einem Schweißwerkzeug und einem Sockel.

1. Hochfrequenzstromerzeuger

Seine Hauptfunktion ist es, den eingehenden Niederfrequenzstrom in einen Hochfrequenzstrom umzuwandeln. Die Frequenz des Hochfrequenzstroms ähnelt der Frequenzspanne von Ultraschall, normalerweise 20–40 kHz, mit einer Wellenlänge von etwa 270 mm.

2. Wandler

Der Wandler wandelt den Hochfrequenzstrom in mechanische Hochfrequenzenergie um. Während der Umwandlung muss die Amplitude des Ultraschalls verstärkt werden, bevor er verwendet werden kann.

3. Schweißwerkzeug

Es überträgt die Ultraschallenergie auf die zu schweißenden Kunststoffteile. Es besteht normalerweise aus Aluminiumlegierung oder Titanlegierung.

4. Sockel

Er trägt die zu schweißenden Kunststoffteile.

II. Hinweise bei der Auswahl von Ultraschallschweißeinrichtungen

Hochfrequenzstromerzeuger und Wandler sind bereits beim Kauf der Einrichtung festgelegt, aber das Schweißwerkzeug muss nach der Form der Arbeitsteile und der vorhandenen Ultraschalleinrichtung entworfen und angepasst werden. Um zu verhindern, dass der Teil des Schweißwerkzeugs, der mit der Oberfläche der Kunststoffteile in Kontakt kommt, zu stark abnützt, ist normalerweise an der Spitze des Schweißwerkzeugs ein Schwingkopf aus Wolframcarbid eingesetzt. Der Durchmesser des Schwingkopfes muss je nach den spezifischen Bedingungen der Kunststoffteile bestimmt werden, darf aber kleiner als die halbe Wellenlänge des Ultraschalls, also 135 mm, sein. Ist er größer als dieser Wert, muss er mit mehreren Schweißköpfen ausgelegt werden. Allerdings sind mehrere Schweißköpfe weniger effizient und können gleichzeitig die Anforderungen an Dichtigkeit, Wasserdichtheit, Staubdichtheit oder Druckfestigkeit nicht erfüllen.

III. Schweißverträglichkeit von gängigen Kunststoffen

Die Schweißverträglichkeit von gängigen Kunststoffen ist in Tabelle 8-1 dargestellt.

Tabelle 8-1 Schweißverträglichkeit von gängigen Kunststoffen

IV. Qualitätsspezifikationen für das Ultraschallschweißen

(1) Prüfung der Schweißfestigkeit (Falltest durchführbar).
(2) Überprüfung, ob die Ritzmarker den Anforderungen entsprechen.
(3) Überprüfung, ob die Schweißfläche embossed ist.
(4) Überprüfung, ob die Schweißposition korrekt ist.
(5) Überprüfung, ob nach dem Schweißen Risse vorliegen.