Ultraljud, vibration och rotation: svetsning utan hett verktyg

Gemensamt för metoderna

Vid rörsvetsning tillförs värmen utifrån med en spegel eller ett varmluftsmunstycke. Ultraljud, vibration och rotation gör det motsatta: energin tillförs mekaniskt och värmen uppstår i gränsytan mellan de två detaljerna, eftersom materialet rörs mot varandra under tryck. Smältningen sker alltså enbart där den ska användas.

Det ger korta cykler, liten värmepåverkan på omgivningen och möjlighet att svetsa detaljer som inte kan nås med ett verktyg. Å andra sidan kräver metoderna fasta maskiner, exakt anpassade detaljer och geometrier som är konstruerade för just den metoden. De används därför i synnerhet vid serieproduktion och för sprutgjutna detaljer, inte för rör i fält.

Ultraljudssvetsning

En sonotrod sätter den ena detaljen i svängningar med typiskt 20-40 kHz och en amplitud på några få hundradels millimeter. Svängningarna skapar friktionsvärme i en konstruerad fog, ofta en energiribb, som smälter först och lägger sig som en söm mellan detaljerna.

Metoden lämpar sig för små och medelstora detaljer med väldefinierad fog: emballage, höljesdelar, kopplingar och skarvar där det inte får uppstå värmemärken på utsidan. Den används även för att svetsa folie och för att montera metallinsatser i plast.

Kraven är en fog som är utformad för metoden, enhetligt material och stöd så att detaljen inte rör sig. Material med hög smältviskositet och mjuka material som mjuk PP och PE kräver mer energi, och fiberarmerade material kan vara svåra.

Vibrationssvetsning

Vid vibrationssvetsning rörs den ena detaljen fram och tillbaka i förhållande till den andra med en frekvens som typiskt ligger kring 100-240 Hz och en amplitud på under ett par millimeter. Friktionen smälter ytan och rörelsen stoppas medan detaljerna hålls ihop under tryck tills sömmen har stelnat.

Metoden används för större detaljer med plana skarvar, t.ex. behållare, kanaler och fordonsdetaljer, där ultraljud inte kan täcka hela skarven. Den kräver att detaljerna kan fixeras stelt och att skarven tål den relativa rörelsen.

Rotationssvetsning

Rotationssvetsning är den äldsta av de tre: den ena detaljen roterar mot den andra under tryck tills friktionsvärmen smälter ytan, varefter rotationen bromsas och detaljerna hålls ihop under tryck medan sömmen stelnar.

Metoden kräver runda, axelsymmetriska detaljer, t.ex. flytkroppar, behållare och cylindriska delar, och den är snabb och reproducerbar vid stora serier. Friktionshastigheten för PE ligger typiskt i intervallet 100-300 m/min, men det konkreta värdet fastställs av detaljgeometri och maskin.

För rör och plattor i fält används metoden inte. Där är stumsvetsning, muffsvetsning / muff-dornsvetsning och extrudersvetsning de rätta valen, se svetsmetoderna i översikten.

Om du har att göra med PVC-U gäller andra förutsättningar: lägre värmeelementstemperatur, kort omställningstid och utsug. Läs hur i stumsvetsning av PVC.

När metoden är rätt svar

Välj ultraljud när detaljen är liten, fogen kan konstrueras och cykeltiden spelar roll. Välj vibration när skarven är lång och plan och detaljen kan fixeras. Välj rotation när detaljen är rund och ska produceras i stora volymer.

Gemensamt för alla tre är att felet oftast uppstår i konstruktionen och inte i maskinen. För lite stöd, felaktig foggeometri eller för stora toleranser ger svaga skarvar, oavsett hur exakt maskinen går. Prova därför alltid på detaljer från den aktuella produktionen och dokumentera med drag- eller bockprovning enligt DVS 2203.