Ultraääni, tärinä ja pyörintä: hitsaus ilman kuumaa työkalua

Menetelmien yhteiset piirteet

Putkihitsauksessa lämpö tuodaan ulkopuolelta peilillä tai kuumailmasuuttimella. Ultraääni, tärinä ja pyörintä tekevät päinvastoin: energia syötetään mekaanisesti ja lämpö syntyy kahden kappaleen rajapintaan, kun materiaaleja liikutetaan toisiaan vasten paineen alaisena. Sulaminen tapahtuu siis vain siellä, missä sitä tarvitaan.

Tämä mahdollistaa lyhyet syklit, vähäisen lämpövaikutuksen ympäristöön ja mahdollisuuden hitsata kappaleita, joihin ei päästä käsiksi työkalulla. Toisaalta menetelmät vaativat kiinteitä koneita, tarkasti sovitettuja kappaleita ja geometrioita, jotka on suunniteltu juuri kyseistä menetelmää varten. Niitä käytetäänkin erityisesti sarjatuotannossa ja ruiskupuristetuille kappaleille, ei maastossa oleville putkille.

Ultraäänihitsaus

Sonotradi saa toisen kappaleen värähtelemään tyypillisesti 20-40 kHz taajuudella ja muutaman sadasosamillin amplitudilla. Värähtely luo kitkalämpöä suunniteltuun saumaan, usein energiarintaan, joka sulaa ensin ja asettuu saumaksi kappaleiden väliin.

Menetelmä soveltuu pienille ja keskisuurille kappaleille, joissa on tarkasti määritelty sauma: pakkaukset, kotelon osat, yhteet ja liitokset, joihin ei saa tulla lämpöjälkiä ulkopuolelle. Sitä käytetään myös kalvojen hitsaukseen ja metallisten kierresisäkkeiden asentamiseen muoviin.

Vaatimuksena on menetelmää varten suunniteltu sauma, tasainen materiaali ja tuki, jotta kappale ei pääse liikkumaan. Korkean sulaviskositeetin materiaalit ja pehmeät materiaalit, kuten pehmeä PP ja PE, vaativat enemmän energiaa, ja kuituvahvisteiset materiaalit voivat olla vaikeita.

Tärinähitsaus

Tärinähitsauksessa toista kappaletta liikutetaan edestakaisin toiseen nähden tyypillisesti noin 100-240 Hz taajuudella ja alle parin millimetrin amplitudilla. Kitka sulattaa pinnan, ja liike pysäytetään kappaleiden ollessa puristuksissa toisiaan vasten, kunnes sauma on jähmettynyt.

Menetelmää käytetään suuremmille kappaleille, joissa on tasaiset liitokset, esim. säiliöt, kanavat ja ajoneuvojen osat, joissa ultraääni ei kata koko liitosta. Se vaatii, että kappaleet voidaan tukea jäykästi ja että liitos kestää suhteellisen liikkeen.

Pyörintähitsaus

Pyörintähitsaus on kolmesta menetelmästä vanhin: toinen kappale pyörii toista vasten paineen alaisena, kunnes kitkalämpö sulattaa pinnan, minkä jälkeen pyörintä jarrutetaan ja kappaleita pidetään puristuksissa sauman jähmettymisen ajan.

Menetelmä vaatii pyöreitä, akselisymmetrisiä kappaleita, esim. kellukkeet, säiliöt ja lieriömäiset osat, ja se on nopea ja toistettava suurissa sarjoissa. PE:n kitkanopeus on tyypillisesti alueella 100-300 m/min, mutta kyseinen arvo määräytyy kappaleen geometrian ja koneen mukaan.

Maastossa oleville putkille ja levyille menetelmää ei käytetä. Siinä pusku-, sähkömuffi- / muhvihitsaus ja ekstruusiohitsaus ovat oikeat valinnat, katso hitsausmenetelmät yleiskatsauksesta.

Jos kyseessä on PVC-U, sovelletaan muita ehtoja: alhaisempi lämmityselementin lämpötila, lyhyt vaihtoaiat ja kohdepoisto. Lue miten PVC:n pusakuhitsauksessa.

Milloin menetelmä on oikea valinta

Valitse ultraääni, kun kappale on pieni, sauma voidaan suunnitella ja sykliaika merkitsee. Valitse tärinä, kun liitos on pitkä ja litteä ja kappale voidaan kiinnittää paikalleen. Valitse pyörintä, kun kappale on pyöreä ja sitä tuotetaan suuria Määriä.

Yhteistä kaikille kolmelle on, että virhe syntyy useimmiten rakenteessa eikä koneessa. Liian vähäinen tuki, väärä saumageometria tai liian suuret toleranssit aiheuttavat heikkoja liitoksia riippumatta siitä, kuinka tarkasti kone toimii. Testaa siksi aina kyseisen tuotannon kappaleilla ja dokumentoi veto- tai taivutuskokeella DVS 2203 mukaisesti.