Какие есть особенности у ультразвуковой сварки пластмасс?

Ультразвуковая сварка пластмасс (УЗС) является одним из самых популярных способов соединения полимерных материалов. В этой статье поймем, что она из себя представляет, какой бывает и какие у нее есть особенности.

Что такое ультразвуковая сварка пластмассы

В основе процесса, как и при сварке металлов, явление диффузии. Частицы одного вещества при нагревании занимают места в пустотах кристаллической решетки другого вещества, что образует цельный кусок. Однако этот процесс довольно сильно отличается от работы с металлами. Для него не требуется высокая температура, ведь пластмасса гораздо мягче.

При работе ультразвуком с полимерами на место будущего шва подается энергия, усиленная механическим воздействием. Колебания образуют статическое и динамическое давление. Это повышает температуру в месте стыка и формирует прочное соединение.

При желании так можно объединять не только разные полимеры, но и пластмассу с металлом и другими материалами.

Как происходит сварка ультразвуком

Для этого используют УЗ-генератор. Этот прибор подает ультразвуковую энергию в место будущего шва. Скорость колебаний на нем можно регулировать.

Для работы также нужен преобразователь, трансформатор, волновод и опора для фиксирования деталей. Специальных электродов и проволоки, как в случае с металлом, здесь нет.

Особенности ультразвуковой сварки пластмассы

Среди отличительных черт этого способа:

• Тщательно очищать пластик от загрязнений необязательно. Это не скажется на качестве шва.
• Высокая скорость работы. Нагреть пластмассу до нужной температуры достаточно просто – это не займет много времени.
• Нет вредных испарений и искр. Это позволяет беречь здоровье рабочих.
• Низкий риск перегрева. Температуры не слишком высокие и ультразвук подается в конкретную точку. Перегреваться, как правило, нечему.
• Подходит для труднодоступных мест. Более легкое и простое оборудование, требующее только подключения к электричеству, дает такую возможность.
• Высокая производительность при низких затратах. Нет расходников, не нужно использовать газ и другие материалы, повышающие стоимость работ.
• Качественные, герметичные, практически незаметные швы, которые можно сделать на любых полимерах.
• Можно комбинировать с другими операциями. Например, одновременно наносить покрытие.

Среди особенностей, которые, скорее, относят к недостаткам, также стоит отметить сложный контроль качества соединения. Также у такой сварки малая мощность, потому необходима двусторонняя подача энергии. При грамотной настройке режима эти минусы можно нивелировать.

Какой бывает ультразвуковая сварка пластмасс

Выделяют 2 подвида:

1. Контактная.
2. Передаточная.

Эти типы различаются способом передачи энергии и предназначены для разных материалов.

Контактная УЗС

Подходит для полимеров с:

• Низкой упругостью.
• Высокой способностью к гашению звуковых волн.

К таким материалам относятся полипропилен, полиэтилен и аналогичные, а также синтетические ткани и пленки до 5 мм в толщину. Чаще всего два полимера накладывают друг на друга или соединяют внахлест, подводя прибор максимально близко к точке шва.

Передаточная УЗС

Создана для пластмасс с:

• Высокой упругостью и твердостью.
• Низким коэффициентом гашения высокочастотных волн.

Обычно это объемные детали из жестких полимеров – полиметилметакрилата, капрона и других. Две части располагают встык, а на место шва с определенного расстояния подают энергию. Это может быть и 10, и 250 мм – зависит от упругости материалов. Физического контакта с заготовками при этом нет.

Выбор типа УЗС

Как уже ясно из информации выше, останавливаться на том или ином типе ультразвуковой сварки полимеров нужно с учетом упругости материалов и их способности гасить высокочастотные волны. Это основной параметр, на который стоит ориентироваться. Выбирайте передаточную УЗС для твердых деталей, которые не поглощают высокие частоты, а для заготовок с противоположными свойствами – контактную.

Также всегда стоит иметь в виду, что изготовление методом литья может избавить от необходимости соединять отдельные части сваркой. С этим может помочь Briz Plast, который специализируется на производстве полимерной продукции и оснастки для нее.