Zváranie a delenie termoplastov ultrazvukom
Používanie termoplastov je pre ich výhodné mechanické a konštrukčné vlastnosti veľmi rozšírené hlavne v oblasti spotrebného tovaru, elektrotechniky a v automobilovom priemysle. Ich veľká konštrukčná výhoda je, že sa dajú veľmi spoľahlivo spojovať zváraním. Medzi efektívne metódy zvárania plastov teplom patrí aj ultrazvukové zváranie (ultrasonic welding).
Pevné a spoľahlivé spájanie termoplastických látok sa realizuje pomocou kmitajúceho pracovného nástroja - sonotródy s frekvenciou 20 000 až 40 000 Hz. Na vytvorenie spoja sa využíva koncentrovaná ultrazvuková energia, ktorá sa generuje ultrazvukovým piezoelektrickým meničom.
Vďaka ďalším mechanickým transformátorom výchylky (booster, sonotróda) sa následne privádza do miesta spojovania vo vhodnej veľkosti. Ak na spájan miesto pod sonotródou pôsobí súčasne aj statický tlak (cca 0,2až 0,3 MPa), tak dochádza k lokálnemu ohrievaniu, plastifikovaniu, taveniu a následnému premiešaniu spojovaných materiálov. Po vychladnutí vznikne pevný spoj, ktorý spĺňa mechanické, ale aj estetické požiadavky.
Výhody ultrazvukového zvárania:
- okamžitá disponibilita, po zapnutí možno hneď pracovať , netreba nahrievať,
- vysoká reprodukovateľnosť a flexibilita, časovanie, možnosť meniť výkon,
- vysoká ekonomickosť, energia sa dodáva len v krátkom čase (menej ako dve sekundy),
- nízke požiadavky na čistotu zvarovaných plôch,
- možnosť zvárať aj materiály, ktoré sú bežnými tepelnými metódami nezvariteľné, plast-koža a iné,
- nedochádza k masívnemu prehrievaniu zvarovaných dielov, iba lokálne v mieste zvaru,
- plastové diely možno zvarovať aj v miestach, ktoré sú značne vzdialené od miesta, kde sa privádza ultrazvuková energia, zváranie vo vzdialenom poli.
Ultrazvukové zváračky sa vyrábajú pneumatické a ručné. Ultrazvukové uzly (generátor a menič) sa s úspechom zaraďujú aj do automatizovaných liniek, kde sú vysoké požiadavky na produktivitu, kvalitu a re-produkovateľnosť pri spojovaní plastov. Ultrazvukové zváračky sa vyrábajú s tradičnými pracovnými frekvenciami 20 kHz, 30 kHz, 35kHz a 40 kHz. Výstupný výkon týchto zariadení sa pohybuje od 20W až po 3 000 W. Výber vhodnej frekvencie a výkonu je daný viacerými kritériami a vlastnosťami konkrétnych dielov určených na spojovanie.
Ultrazvukové rezanie
Ultrasonic cutting nachádza uplatnenie pri rezaní ťažko deliteľných materiálov ako napríklad kompozitné materiály - kevral alebo materiálov, ktoré sú mäkké a lepivé - nevulkanizovaná guma. Ultrazvukové rezanie vo všeobecnosti výrazne znižuje sily potrebné na delenie materiálu až o 75% a vytvára čistý hladký rez. Pre svoje zaujímavé vlastnosti nachádza rezanie svoje uplatnenie aj v potravinárskom priemysle pri delení syrov, pizze, štruktúrovaných zákuskov. V textilnom priemysle je možné využiť rezanie termoplastických surovín. Pri práci s tkaninou dochádza súčasne k zataveniu okrajov rezu, čím sa zabraňuje strapkaniu.
Výhody ultrazvukového rezania:
- rez je čistý a hladký s minimom „omrvi-niek",
- pri ultrazvukovom delení sa markantne redukuje dymivosť,
- u predpätých a pletených materiálov nedochádza pri delení k rozpletaniu,
- ultrazvukové rezanie spotrebuje pod-statne menej energie ako napríklad vy-hrievané nože,
- sila potrebná na rezanie je výrazne men-šia ako pri iných technológiach.
Technológie zvárania a delenia pomocou ultrazvukovej energie patria medzi najčastejšie používané aplikácie výkonového ultrazvuku v praxi. Okrem nich sa využíva ultrazvuková energia i v ďalších technológiach. Patrí sem ultrazvukové čistenie, ultrazvukové zatláčanie, ultrazvukové rozprašovanie, a mnoho ďalších. Zaujímavou rozvíjajúcou sa oblasťou je aj sonochémia. Je to moderná oblasť chémie, ktorá využíva energiu kavitácie pre urýchľovanie reakcií, homogenizáciu, dezintegráciu, emulgáciu a ďalšie fyzikálno - chemické procesy.
Text: Ing. František Belančík
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax