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Ultraschallfügen und trennen Leseprobe

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schwingen gehindert wird. Dabei wird eine Longitudinalwelle tangential eingekoppelt, also eine<br />

Transversalwelle erzeugt. Zwischen dem Schweißwerkzeug <strong>und</strong> dem sonotrodenseitigen Fügeteil<br />

gilt es jegliche Relativbewegung möglichst zu vermeiden, dagegen muss eine optimale Relativbewegung<br />

zwischen den Fügeteilen vorhanden sein. Es entsteht eine intensive Reibung in der Verbindungsebene.<br />

Durch die Reibungsvorgänge werden adsorbierte Gas-, Flüssigkeits- <strong>und</strong> Oxidschichten<br />

sowie Verschmutzungen aufgerissen, zerstört bzw. beseitigt <strong>und</strong> Oberflächenrauigkeiten<br />

eingeebnet. Es kommt zu einer großflächigen Berührung der reinen Metallteile <strong>und</strong> es erfolgt ein<br />

Verschweißen im festen Zustand der metallischen Werkstoffe als Folge interatomarer Wechselwirkungskräfte.<br />

Je nach Ausbildung des Werkzeugs sowie der Art der Berührung zwischen Werkzeug <strong>und</strong> Werkstück<br />

können Punkte oder Liniennähte geschweißt werden [32].<br />

In Bild 1-1 sind schematisch das Ultraschallpunkt- <strong>und</strong> -nahtschweißen dargestellt.<br />

Sonotrode<br />

Sonotrode<br />

schwingendes,<br />

feststehendes<br />

Werkzeug<br />

Werkstück<br />

schwingendes,<br />

drehbares<br />

Werkzeug<br />

Werkstück<br />

feststehender<br />

Amboss<br />

Ultraschallschwingung<br />

Ultraschallschwingung<br />

drehbarer<br />

Amboss<br />

a) Ultraschall-Punktschweißen b) Ultraschall-Nahtschweißen<br />

Bild 1-1.<br />

Ultraschallmetallschweißen.<br />

Eine Variante des Ultraschallmetallschweißens ist das Ultraschallwarmschweißen, bei der durch<br />

gleichzeitige Einwirkung von getrennt zugeführter Wärme, z. B. über einen elektrisch beheizten<br />

Amboss, <strong>und</strong> Ultraschall geschweißt wird.<br />

Das Ultraschallmetallschweißen ist ein hochproduktives Schweißverfahren, das durch seine industrielle<br />

Nutzung sowohl beträchtliche energie- als auch materialökonomische Vorteile bietet. Insbesondere<br />

ist dieses Verfahren für spezielle Verbindungsaufgaben der Elektronik, Elektro-, Feingeräte-<br />

<strong>und</strong> Hochvakuumtechnik sowie bestimmter Bereiche der metallverarbeitenden Industrie<br />

geeignet, für die konventionelle Fügeverfahren häufig nicht oder nur mit erheblichem technologischem<br />

Aufwand einsetzbar sind [33 bis 36].<br />

Das Ultraschallschweißen metallischer Werkstoffe wird ausführlich in Abschnitt 4 behandelt.<br />

Neben dem Schweißen einer Vielzahl von metallischen Werkstoffen miteinander bzw. untereinander<br />

ist es weiterhin möglich, auch Nichtmetalle wie Glas <strong>und</strong> Keramik mit Metallen zu verbinden<br />

[37 bis 40].<br />

1.1.3.2 Ultraschallschweißen thermoplastischer Kunststoffe<br />

Die zu verbindenden Werkstücke werden an den Fügeflächen vorzugsweise ohne Schweißzusatz<br />

durch Einwirkung von Ultraschall erwärmt <strong>und</strong> unter Anwendung von Kraft geschweißt. Im<br />

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