11.2.6 Svařování ultrazvukem
Ing. Miloš Sova, CSc.
Ke svařování ultrazvukem se používají mechanické kmity o frekvenci 20 až 50 kHz vytvářené generátorem ultrazvuku. Generátor je nejčastěji založen na principu tzv. magnetostrikčního jevu, tj. na změně rozměrů tělesa z feromagnetických látek vlivem magnetického pole. Přivedením střídavého elektrického proudu do vinutí měniče dojde ke střídavým změnám rozměrů feromagnetického jádra, a vzniknou tak mechanické kmity o dvojnásobné frekvenci. Generátor může být rovněž elektrostrikční s piezokeramickým měničem. V obou případech je amplituda vznikajících kmitů velmi malá (3 až 5 μm) a je nutné ji vhodným transformátorem kmitů zvětšit. Optimální velikost amplitudy je 30 až 40 μm. Transformátor sloužíi k upravování velikosti kmitů mezi měničem a zátěží, kterou tvoří svařovací nástroj (sonotroda) a svařovaný materiál.
Schema principu svařování ultrazvukem:
1 - magnetostrikční měnič, 2 - cívka měniče, 3 - transformátor pružných kmitů,
4 - svařovací nástroj, 5 - svařované díly, 6 - podpěra
Ohřev materiálu při svařování ultrazvukem je podmíněn pohlcováním energie mechanických vibrací. K nejintenzivnějšímu pohlcování energie dochází v nehomogenitách materiálu, jež jsou nejvíce akumulovány na rozhraní spojovaných dílů. Proto i vzrůst teploty je na tomto rozhraní větší než v objemu materiálu. Mimo to mohou vznikající příčné vlny způsobovat tření povrchů, což přispívá k jejich rychlému ohřevu. Vznikající měkká vrstvička sice zmenší koeficient tření mezi povrchy, ale sama se stává oblastí intenzivního pohlcování energie a mísení materiálu. Působením ultrazvukových vln se mění tokové vlastnosti vzniklé taveniny a to vše urychluje vytvoření svarového spoje a umožňuje ultrazvukem kvalitně svařovat při nižších teplotách, než dovolují ostatní svařovací metody.
Nahoru Svařitelnost polymerů
Svařitelnost polymerů ultrazvukem je dána jednak množstvím mechanické energie přivedené na materiálové rozhraní, jednak množstvím tepla nutným k ohřevu materiálu na teplotu tečení.
Ultrazvukové svařování se vyznačuje mnoha zvláštnostmi danými způsobem ohřevu:
1. K ohřevu materiálu na…
