Список технологий

Акустический институт

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка (УЗ сварка) - способ соединения различных материалов в твердом состоянии с помощью ультразвуковых колебаний.

Наибольшее применение УЗ сварка нашла для соединения полимерных листовых изделий. Достоинствами УЗ сварки полимерных материалов являются:

  • возможность сварки изделий с загрязненными или покрытыми инородными пленками поверхностями;
  • отсутствие перегрева материала;
  • получение соединений в труднодоступных местах;
  • сварка материалов с узким интервалом кристаллизации.

С помощью УЗ сварки хорошо соединяются поликарбонат, стирол, полипропилен, поливинилхлорид, а также искусственные кожи, натуральные ткани с синтетическими волокнами и многие другие полимерные материалы и их комбинации.

Принцип действия устройства для сваривания полимерных листов (пленок) заключается в следующем. Полимерные листы накладывают один на другой, плотно прижимают их друг к другу и к опоре, затем подводят с необходимым усилием к листам сварочный инструмент (наконечник), соединенный с УЗ преобразователем, и включают генератор, приводящий в действие УЗ преобразователь.

Под действием напряжений ультразвуковой частоты эластичность полимера возрастает либо во всем объеме между сварочным наконечником и опорой (при сварке тонких пленок), либо только в объеме зоны контакта соединяемых материалов, где имеются естественные или нанесенные искусственно неровности соединяемых поверхностей (сварка объемных деталей).

При этом вначале образуется физический контакт поверхностей и происходит активация полимерных молекул за счет разрыва химических связей, затем начинается химическое взаимодействие соединяемых материалов, переходящее в объемное взаимодействие в зоне соединения. Гистерезисные потери при деформировании полимерного материала с ультразвуковой частотой приводят к его нагреву до температур, соответствующих вязкотекучему состоянию (аморфные полимеры) или плавлению кристаллов (частично кристаллические полимеры). При температурах высокоэластичного состояния полимера происходит диффузия отдельных сегментов макромолекул свариваемых полимеров, а в некоторых случаях - и перемешивание вязкотекучего полимерного материала. При соединении двух термопластов различных марок возникают химические превращения. Величина сегмента макромолекулы определяет свариваемость материала: чем больше сегмент ("жестче" макромолекула), тем лучше свариваемость.

Прочность соединения зависит от физико-механических характеристик объекта сварки, геометрии и размеров ультразвукового инструмента, статического напряжения в зоне сварки. Обычно, прочность соединения составляет от 50 до 70% прочности соединяемых материалов. Это примерно в 2-2,5 раза выше, чем при сварке тепловым методом. Ширина шва равна ширине наконечника инструмента. Толщина соединяемых материалов составляет от единиц микрон (пленки) до единиц миллиметров (ткани, объемные детали).

На основе рассмотренной технологии разработано ультразвуковое оборудование для сварки полимерных материалов.


Контактная информация:
тел./факс: (499) 723-6810, факс: 126-8411, e-mail: ,
начальник центра технического маркетинга Фомин Василий Викторович.