Czym są sonotrody ultradźwiękowe?

Sonotrody ultradźwiękowe to urządzenia stosowane do zgrzewania ultradźwiękowego różnego typu materiałów, które w konsekwencji trwale łączą się ze sobą. Metoda ta opiera się na wykorzystaniu fal akustycznych o wysokich częstotliwościach. Cały proces charakteryzuje się ogromną precyzją i wymaga szczegółowego projektu uwzględniającego indywidualne dostosowanie do wykonywania określonego rodzaju pracy.

Sonotrody ultradźwiękowe

Sonotrody ultradźwiękowe są urządzeniami służącymi do zgrzewania ultradźwiękowego i stanowią podstawowy element każdej zgrzewarki tego typu. Opierają się na ścisłym dopasowaniu do wykonania danej operacji, a więc wymagają specjalnego zaprojektowania wykonanego z ogromną precyzją.

W celu uzyskania optymalnych efektów zgrzewania należy dopasować narzędzie do danej częstotliwości i amplitudy drgań – w przypadku dużych elementów wykorzystuje się niższe częstotliwości, dla małych zaś – wysokie. Amplituda drgań musi być równomiernie rozłożona na czole sonotrody – bez tego ryzykujemy nierównomiernym zgrzewaniem.  Może stanowić to również przyczynę uszkodzenia narzędzia – informuje ekspert reprezentujący Instytut Tele- i Radiotechniczny z siedzibą w Warszawie.

Sonotrody wykonywane są  z niezwykle wytrzymałych stopów metali: aluminium, stali i tytanu – materiał dobierany jest na podstawie rodzaju aplikacji, kształtu i żywotności. Istotne jest wykonanie urządzenia uwzględniające indywidualne potrzeby, w zależności od rodzaju użycia. Dobrze zaprojektowane narzędzie daje możliwość zestrojenia go z układem rezonansowym zgrzewarki i zmniejsza ryzyko jej uszkodzenia. W tym zakresie istotną rolę odgrywa symulacja komputerowa metodą elementów skończonych. Zapewnia to optymalny kształt i właściwą budowę – szczególne ważne jest to w przypadku sonotrod ultrwadźwiękowych o dużych rozmiarach. Występuje kilka typów sonotrod, możemy wymienić między innymi te przeznaczone do: spajania tworzyw sztucznych i metali kolorowych, zatapiania w tworzywach elementów metalowych, pracy w ośrodkach ciekłych oraz do wykorzystania w dziedzinie przemysłu spożywczego czy medycznego.

Zgrzewanie ultradźwiękowe

Elementy tworzyw zgrzewane są za pomocą ultradźwięków poprzez wprowadzenie ich w szybkie drgania o określonej częstotliwości. Miejsce zetknięcia się spajanych części nagrzewane jest do osiągnięcia temperatury powodującej ich stopienie i uplastycznienie, przy jednoczesnym nacisku elementy łączą się ze sobą. Czas trwania całego procesu uzależniony jest od różnych czynników, takich jak rodzaj danego tworzywa oraz kształt i grubość zgrzewanych materiałów. Zazwyczaj jednak nie powinien przekraczać 2 sekund. Takie połączenie jest niezwykle trwałe i odporne nawet na najtrudniejsze warunki eksploatacyjne.