Ultraäänihitsausanalyysi
Periaate:
Ultraääni-mekaaninen tärinä (taajuus 10-70 kHz, amplitudi 1 - 250 μm) kohdistuu muoviosiin paikallisen lämmityksen aikaansaamiseksi paineen alaisena (lämpö johtuu pinnan ja molekyylien välisen kitkan yhteisvaikutuksesta) ja sulamisen muodostaen hitsin. Kuten on esitetty, ultraäänihitsausprosessi on jaettu neljään vaiheeseen.
Vaihe 1: Torvi on kosketuksissa kappaleen kanssa, painetta painettaessa ja alkaa värähtää. Kitka lämpö hajottaa energiaa ohjaavat kyljet ja liuos virtaa sidospintaan. Kun kahden osan välinen etäisyys pienenee, hitsauksen määrä (sulaosan virtauksesta johtuva kahden osan välinen etäisyys) pienenee. Aluksi hitsauksen siirtymisen määrä kasvaa nopeasti ja hidastuu sitten, kun sulaa energiaa ohjaava kylkiluu leviää ja koskettaa alaosan pintaa. Kiinteässä kitkavaiheessa lämpöä syntyy kahden pinnan välisestä kitkaenergiasta ja osan sisäisestä kitasta. Kitkalämpö aiheuttaa polymeerimateriaalin kuumenemisen sulamispisteeseen. Lämmön määrä riippuu toiminnan taajuudesta, amplitudista ja paineesta.
Vaihe 2: Sulamisnopeuden nousu johtaa hitsauksen siirtymisen ja kahden osan pintojen välisen kosketuksen lisääntymiseen. Tässä vaiheessa muodostetaan ohut sulakerros ja sulakerroksen paksuus kasvaa jatkuvan lämmön muodostumisen vuoksi. Tässä vaiheessa lämpöä syntyy viskoosilla haihdutuksilla.
Vaihe 3: Hitsauksessa olevan liuoskerroksen paksuus pysyy samana ja siihen liittyy vakio lämpötilajakauma, tasainen sula sulautuu.
Vaihe 4: Asetetun ajanjakson jälkeen tai tietyn energian, tehotason tai etäisyyden saavuttamisen jälkeen virransyöttö katkaistaan, ultraäänivärähtely lopetetaan ja neljäs vaihe aloitetaan. Paine pidetään yllä ja osa ylimääräisestä liuoksesta puristetaan liitoksesta. Suurin siirtymämäärä saavutetaan, kun hitsaus jäähdytetään ja jähmetetään ja tapahtuu molekyylien välinen diffuusio.
