Ultrazvukov� zv�ranie a delenie termoplastov od firmy Belson

Ultrazvukové zváranie (ultrasonic welding)
Ve�ká konštruk�ná výhoda termoplastov je, �e sa dajú spo�ahlivo spája� zváraním. Medzi efektívne metódy zvárania plastov teplom patrí ultrazvukové zváranie.

Príklad pneumatickej ultrazvukovej zvára�ky firmy Belson

Pevné a spo�ahlivé spájanie termoplastických látok sa realizuje pomocou kmitajúceho pracovného nástroja (sonotróda) s frekvenciou 20 000 a� 40 000 Hz. Na vytvorenie spoja sa vyu�íva koncentrovaná ultrazvuková energia, ktorá sa generuje ultrazvukovým piezoelektrickým meni�om. Pomocou �alších mechanických transformátorov výchylky (booster, sonotróda) sa privádza do miesta spojovania vo vhodnej ve�kosti. Ak na spájané miesto pod sonotródou sú�asne pôsobí aj statický tlak (cca 0,2 a� 0,3 MPa), dochádza k lokálnemu ohrievaniu, plastifikovaniu, taveniu a následnému premiešaniu spájaných materiálov. Po vychladnutí vznikne pevný spoj. Okrem mechanických po�iadaviek sp��a aj estetické po�iadavky.

Detail ultrazvukového zvaru plast – ko�enka pre automobilový priemysel

Výhody ultrazvukového zvárania:
• okam�itá disponibilita (po zapnutí mo�no hne� pracova�, netreba nahrieva�);
• vysoká reprodukovate�nos� a flexibilita (�asovanie, mo�nos� meni� výkon);
• vysoká ekonomickos� (energia sa dodáva len v krátkom �ase – menej ako 2 s);
• nízke po�iadavky na �istotu zváraných plôch;
• mo�nos� zvára� aj materiály, ktoré sú be�nými tepelnými metódami nezvarite�né (plast – ko�a, ko�enka, plast – papier);
• nedochádza k masívnemu prehrievaniu zváraných dielov (iba lokálne v mieste zvaru);
• plastové diely mo�no zvára� aj v miestach, ktoré sú zna�ne vzdialené od miesta, kde sa privádza ultrazvuková energia (zváranie vo vzdialenom poli).

Ultrazvukový generátor a ultrazvukové kmitavé sústavy

Ultrazvukové zvára�ky sa vyrábajú v dvoch základných vyhotoveniach: pneumatické a ru�né.

Ultrazvukové uzly (generátor a meni�) sa s úspechom zara�ujú aj do automatizovaných liniek, kde sú vysoké po�iadavky na produktivitu, kvalitu a reprodukovate�nos� pri spájaní plastov.

Ultrazvukové zvára�ky sa vyrábajú s tradi�nými pracovnými frekvenciami: 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz a 40 kHz.

Výstupný výkon týchto zariadení sa pohybuje od 20 W a� do 3 000 W.

Výber vhodnej frekvencie a výkonu je daný viacerými kritériami a vlastnos�ami konkrétnych dielov ur�ených na spájanie (materiál, tvar, ve�kos�...).

Ultrazvukové rezanie (ultrasonic cutting)
Nachádza uplatnenie pri rezaní �a�ko delite�ných materiálov (kompozitné materiály – kevral a pod.) a materiálov, ktoré sú mäkké a lepivé (napr. nevulkanizovaná guma).

Ultrazvukové rezanie vo všeobecnosti výrazne zni�uje sily potrebné na delenie materiálu (a� o 75 %!). Vytvára �istý a hladký rez. Pre svoje zaujímavé vlastnosti nachádza uplatnenie aj v potravinárskom priemysle, napríklad pri delení syrov, pizze, štruktúrovaných zákuskov.

V textilnom priemysle ho mo�no vyu�i� na rezanie materiálov, ktoré obsahujú termoplastický materiál. Pri rezaní tkaných materiálov
dochádza sú�asne k zatavovaniu okrajov rezu, �ím sa zabra�uje strapkaniu.

Porovnanie rezu: klasický (v�avo) a ultrazvukový rez

Výhody ultrazvukového rezania:
• rez je �istý a hladký, s minimom „omrviniek“;
• dymivos� sa eliminuje na minimum;
• pri predpätých a pletených materiáloch nedochádza pri delení k rozpletaniu;
• ultrazvukové rezanie spotrebuje podstatne menej energie, ako napr. vyhrievané no�e;
• v porovnaní s inými technológiami je sila potrebná na rezanie výrazne menšia.

Rezanie nevulkanizovanej gumy pri výrobe pneumatík

Popísané technológie zvárania a delenia pomocou ultrazvukovej energie patria medzi aplikácie výkonového ultrazvuku, ktoré sú v praxi naj�astejšie pou�ívané. Ultrazvuková energia sa vyu�íva i v �alších technológiách. Patrí sem ultrazvukové �istenie (cleaning), ultrazvukové zatlá�anie (inserting), ultrazvukové rozprašovanie (atomization) a mnoho �alších. Zaujímavou oblas�ou je sonochémia. Ide o modernú rozvíjajúcu sa oblas� chémie. Vyu�íva energiu kavitácie na urých�ovanie reakcií, homogenizáciu, dezintegráciu, emulgáciu a �alšie fyzikálnochemické procesy.

Web: www.belson-sk.sk

Tel.: 0905 230 687