Ultraschall- grundlagen

Ultraschallschweißen bedeutet das stoffschlüssige Verbinden von thermoplastischen Flächengebilden durch innere Reibung, Erwärmung und Verschmelzung des Materials. Die Intensität der Verschweißung wird von den Parametern Wärmeleistung, Druck und Zeit bestimmt.

Die „Rotosonic DX1“ von Nucleus GmbH wird als standardisierte Maschine mit rotierender Sonotrode und Ambossrad angeboten.

Schweißprinzip:

1. Umwandeln der niederfrequenten Netzspannung von 50 Hz (Schwingungen pro Sekunde) durch den Ultraschallgenerator in hochfrequente elektrische Energie von 35 kHz. Diese Ultraschallfrequenz ist für das menschliche Ohr kaum hörbar.

2. Der nachgeschaltete Konverter wandelt die elektrische Energie in mechanische Schwingungen gleicher Frequenz um.

3. Die mechanischen Schwingungen werden auf den akustischen Transformator (Booster) weiter geleitet. Er sorgt dafür, dass die Schwingweite (Amplitude) des Konverters optimal an die Sonotrode angepasst ist.

4. Die Sonotrode schwingt nun mit 35 kHz gegen das Ambossrad. Durch das Molekular- und Grenzflächenreibung entsteht Wärme. Das Material beginnt in der Fügezone zu erweichen und bildet „[…]aufgrund der plastifizierten und stark dämpfenden Kunststoffschicht eine Schallsperre, die zu einer sehr intensiven Aufschmelzung des Kunststoffs führt, d.h. die Reaktion beschleunigt sich von selbst, da ein steigender Anteil der Schwingungsenergie in Wärme umgesetzt wird.“ Der gleichzeitig ausgeübte Druck der Ambossrad-Absenkeinheit verstärkt die Schweißverbindung im Schweißgut.

5. Neben der Abkühlphase im Anschluss kann die Nahtverbindung durch den Einsatz eines Nachpress-Pullers (Anpressdruck bis 5 bar) zusätzlich verstärkt werden.

Anwendungsbeispiele für Ultraschall-Schweißen

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