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Ultraschall-Schulungen 2018

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Ultraschallgrundlagen.
Die Basics und mehr.

Industrieller Ultraschall ist ein akustisches Prinzip. Schwingung wird zu Wärme und schmilzt den Kunststoff auf. Wir erklären Ihnen, wie das genau funktioniert und welche faszinierenden Einsatzmöglichkeiten es gibt. Zum Grundlagenwissen

Alle Thermoplaste lassen sich mit Ultraschall verschweißen, am besten sind harte, amorphe Kunststoffe wie PC, PS, SAN, ABS und PMMA. Sie haben sehr günstige Übertragungseigenschaften für die Ultraschallenergie; sind also auch bei größeren Dimensionen leicht und gut verschweißbar. Teilkristalline Kunststoffe wie PA, PP, PE und POM schmelzen generell schneller auf. Sie sind daher am besten im unmittelbaren Nahfeld der Sonotrode (Schweißwerkzeug) schweißbar.

Das Ultraschall-Schweißen ist eine schnelle und wirtschaftliche, aber auch komplexe Technologie. Zur Beurteilung einer Schweißaufgabe braucht man Fachleute. Im Labor testen unsere Ingenieure die Machbarkeit der Anwendung: Ist das Material schweißbar? Ist das Bauteil richtig konstruiert? Gibt es einen guten Energierichtungsgeber, der die Ultraschallwellen korrekt fokussiert?

Das sind alle Dienstleistungen, um sicherzustellen, dass der Schweißvorgang einwandfrei funktioniert und korrekt in Ihrer Produktion implementiert werden kann. Das fängt an mit der Festlegung der Prozessparameter und geht über die Konstruktion der Schweißwerkzeuge und Vorrichtungen bis zur kompletten Integrationslösung in einer bestehenden Maschine/Linie.

Ultraschall wird erzeugt, indem die Netzspannung mit 50 Hz und 230 V im Generator in ein Hochfrequenz-Signal umgewandelt wird. Der Generator gibt eine Hochspannung mit der Frequenz 20, 30 oder 35 kHz aus. Die vom Generator erzeugte Hochfrequenz wird an einen Konverter geleitet und in eine mechanische Schwingung umgewandelt. Die Welle verstärkt sich vom Konverter über das Amplituden-Transformationsstück bis hin zur Sonotrode. Die Sonotrode ist das eigentliche Schweißwerkzeug, das die Schwingung in das Bauteil einträgt.

Die Amplitude ist die Bewegung des Schweißwerkzeugs, genauer gesagt die Auslenkung, mit der das Schwinggebilde expandiert und kontrahiert – sie liegt zwischen 5 und 50 Mikrometer. Als Vergleich: ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von 100 Mikrometer. Die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Beim Schweißen mit Ultraschall wird der Frequenzbereich von 20 - 35 kHz benutzt. 35 kHz sind 35.000 Bewegungen in der Sekunde.

Die meisten Sonotroden sind aus Titan hergestellt, weil Titan sehr hart ist und die Eigenschwingungen gut und dauerhaft aushält. Manchmal werden Sonotroden auch aus gehärtetem Stahl oder Aluminium hergestellt; das hängt von der Anwendung ab und der Empfehlung der Ingenieure im Labor.

Nein, die Ultraschallfrequenzen zwischen 20 und 35 kHz sind für den Menschen nicht schädlich. Manchmal entstehen Nebengeräusche, die unangenehm pfeifen. Maschinen im niedrigeren Frequenzbereich haben daher oft einen Schallschutz.

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