Ultraschallschweißen:Prinzip, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile

Heute lernen wir das Prinzip des Ultraschallschweißens, die Funktionsweise, die Anwendung der Ausrüstung, die Vor- und Nachteile anhand des Diagramms kennen. Ultraschallschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem Ultraschallwellen oder Vibrationen verwendet werden, um Wärme zum Schweißen zu erzeugen. Ultraschall bedeutet solche Vibrationswellen, deren Frequenz über dem normalen Hörbereich liegt. Sie beträgt etwa 20000 bis 30000 Hz. Es ist ein Festkörperschweißverfahren. Festkörperschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem keine externe Wärme zum Schweißen zugeführt wird.

Ultraschallschweißen:

Prinzip:

Es funktioniert nach dem Grundprinzip der Energie von Ultraschallwellen. Ultraschallschwingungen erzeugen eine dynamische Scherspannung zwischen den Kontakten zweier Werkstücke. Aufgrund lokaler plastischer Verformung und Wärmeerzeugung aufgrund von Reibung zwischen Kontaktflächen findet an der Grenzfläche eine Verbindungsbildung statt.

Diagramm des Ultraschallschweißens

Ausrüstung:

Stromversorgung:

Das Ultraschallschweißen benötigt eine Hochfrequenz- und Hochspannungsversorgung. Diese Leistung wird vom Wandler benötigt, um Schwingungen zu erzeugen.

Wandler:

Wandler ist ein Gerät, das hochfrequente elektrische Signale in hochfrequente mechanische Schwingungen umwandeln kann. Dieser ist mit dem Schweißkopf verbunden. Der Konverter oder piezoelektrische Wandler, der bei diesem Schweißverfahren verwendet wird.

Booster und Horn:

Die vom Wandler erzeugte mechanische Schwingung wird dem Booster zugeführt, der diese Schwingung verstärkt und dem Horn zuführt. Horn ist ein Gerät, das diese verstärkte Vibration an die Schweißplatten liefert.

Befestigungs- oder Spannvorrichtungen:

Dieses Gerät ist beim Ultraschallschweißen unerlässlich. Dabei wird entweder elektrische, hydraulische, pneumatische oder mechanische Energie verwendet, um die Platten an der gewünschten Stelle zu halten.

Funktioniert:

Jetzt kennen wir das Grundkonzept des Ultraschallschweißens. Dieses Schweißen funktioniert wie folgt.

• Am Anfang fließt Hochfrequenzstrom durch einen piezoelektrischen Wandler. Dieser Wandler wandelt hochfrequente elektrische Signale in mechanische Schwingungen um.
• Diese Vibration wird dem Booster weiter zugeführt, der seine Frequenz verstärkt.
• Die verstärkte Hochfrequenzvibration wird durch das Horn geleitet, das mit der Schweißplatte in Kontakt steht.
• Dieses Schweißen erzeugt eine Überlappungsverbindung. Eine Seite der Schweißnaht wird in der Halterung befestigt und die andere steht in direktem Kontakt mit dem Horn. Diese Platten werden unter mäßiger Druckkraft befestigt.
• Das Horn liefert hochfrequente mechanische Vibrationen an die Schweißplatte.
• Aufgrund dieser Schwingung wirken oszillierende Scherkräfte an der Grenzfläche zwischen den Schweißplatten, was zu einer elastoplastischen Verformung an der Grenzfläche führt.
• Es erzeugt auch einen lokalen Temperaturanstieg aufgrund mechanischer Kraft und Reibung. Diese Wärme hilft bei der plastischen Verformung an der Grenzfläche und stellt eine starke Verbindung her, ohne das Werkstück zu schmelzen oder Füllmetall zu verwenden.

Diese Arbeitsweise kann anhand des folgenden Videos leicht verständlich werden.

Vor- und Nachteile:

Vorteile:

• Dieses Schweißen kann einfach und schnell automatisiert werden.
• Dies erzeugt eine hochfeste Verbindung ohne Anwendung von externer Hitze.
• Das ist sauber und sorgt für eine gute Oberflächengüte nach dem Schweißen.
• Ultraschallverfahren zum Schweißen einer Vielzahl unterschiedlicher Metalle.
• Es entwickelt keine große Hitze, sodass keine Chance besteht, dass geschmolzenes Metall aus der Verbindung austritt.

Nachteile:

• Es schweißt kein dickeres härteres Metall. Die Dicke der Schweißnähte beträgt etwa 2,5 mm für Aluminium.
• Die Werkzeugkosten für Vorrichtungen sind hoch und sie erfordern auch ein spezielles Design.
• Die durch den Wandler erzeugte Vibration kann elektronische Komponenten beschädigen.

Anwendungen:

• Dieses Schweißen wird bei der Herstellung von Kernreaktorkomponenten verwendet.
• Es wird in der Automobilindustrie für Schlüssel, Scheinwerferteile, Knöpfe und Schalter usw. verwendet.
• Ultraschall wird in der Elektronikindustrie wie Ankerwicklung, Schalter usw. verwendet
• Dies ist ein sauberer Schweißprozess, der in der medizinischen Industrie zur Herstellung von Teilen wie Filtern, Masken usw. verwendet wird.

Hier dreht sich alles um Ultraschallschweißprinzip, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile mit seinem Diagramm. Wenn Sie Fragen zu diesem Artikel haben, stellen Sie diese per Kommentar. Wenn Ihnen dieser Artikel gefällt, vergessen Sie nicht, ihn in Ihren sozialen Netzwerken zu teilen. Danke fürs Lesen. Bildquelle: http://science.howstuffworks.com/ultrasonic-welding1.htm