Вибрационная сварка адаптируется к меняющимся требованиям

Многим автомобильным инженерам снятся кошмары о проблемах шума, вибрации и жесткости (NVH). По иронии судьбы, один из этих вредителей — вибрация — широко используется при сборке многих типов пластиковых автозапчастей.

Вибрационная сварка, родственница ультразвуковой сварки, является популярным процессом сборки, поскольку имеет множество преимуществ. Он может соединять похожие и разные термопласты. Вибрационная сварка также позволяет собирать детали, изготовленные различными способами, например, выдувным формованием, литьем под давлением или 3D-печатью.

Кроме того, вибрационной сваркой можно сваривать крупные детали сложной формы. Это относительно быстрый процесс соединения крупных пластиковых деталей. А поскольку давление применяется раньше, чем нагрев, можно компенсировать некоторую деформацию детали.

Аппараты вибрационной сварки могут соединять практически все термопласты, включая многие виды нейлона, полиамиды, поликарбонаты и полипропилены. 50-летний процесс соединения также устойчив к добавкам, красителям, наполнителям и загрязнениям.

Большинство вибросварщиков сегодня используют электрические сервоприводы и системы линейного электромагнитного привода. Сервопривод сокращает необходимость технического обслуживания, увеличивает время безотказной работы и потребляет более чем на 30 процентов меньше энергии, чем гидравлические машины.

«Линейная вибрационная сварка физически перемещает одну из двух деталей в горизонтальном направлении под давлением, создавая тепло за счет поверхностного трения, которое плавит и сваривает детали вместе», — говорит Фил Сандоу, вице-президент по продажам и маркетингу компании Telsonic Ultrasonics Inc., которая предлагает полную линейку сварочных материалов. высокочастотные и низкочастотные вибрационные сварочные аппараты.

«По сравнению с ультразвуковой сваркой, вибрационная сварка работает на гораздо более низких частотах, с более высокими амплитудами и гораздо большей силой зажима, создавая большие сварные швы», — объясняет Сандов. «Электромагнитные головки исключают износ и смазку, связанные с поверхностями подшипников. Электрические сервоприводы позволяют нам контролировать давление и достигать более жестких допусков во время плавления».

Вибрационная сварка — это хорошо зарекомендовавший себя процесс сборки, который применим к широкому спектру геометрии деталей и материалов, что делает его идеальным для производства деталей, которые используются во всем: от автомобилей до стиральных машин.

«Одним из основных преимуществ вибрационной сварки является то, что ее можно использовать для очень больших деталей», — говорит Миранда Маркус, старший инженер по соединению полимеров в EWI. «Можно соединять детали длиной до шести футов. Для сравнения, ультразвуковая сварка обычно ограничена размером куба примерно в 12 дюймов, и даже тогда она не обеспечит непрерывный сварной шов.

«Единственное реальное ограничение размера свариваемых деталей — это экономическая эффективность создания более крупных машин», — объясняет Маркус. «Пять-шесть футов — это предел для производимого в настоящее время оборудования. В настоящее время нет никаких финансовых стимулов для строительства более крупных объектов, потому что очень мало пластиковых сборок размером более двух на пять футов, которые можно было бы извлечь из вибрационной сварки.

«В то время как многие другие процессы позволяют сваривать крупные детали, например, сварка горячей пластиной, лазерная и инфракрасная сварка, вибрационная сварка обычно выполняется намного быстрее», — отмечает Маркус. «С другой стороны, она имеет тенденцию образовывать частицы (пластиковую пыль), что неприемлемо для некоторых применений. Кроме того, вибрационная сварка требует более плоской поверхности, чем сварка горячей пластиной, лазерная и инфракрасная сварка».

Вибрационная сварка имеет среднее время сварки от 10 до 15 секунд и время выдержки около 15 секунд. По словам Маркуса, процессы сборки, позволяющие сваривать детали примерно одинакового размера, например, с помощью горячей пластины или инфракрасной сварки, имеют общее время цикла 45 секунд и более. Лазерная сварка может быть такой же быстрой, как и вибрационная, но для более крупных деталей ее стоимость значительно выше.

«Вибрационная сварка лучше всего работает с достаточно жесткими материалами с высоким коэффициентом поверхностного трения», — говорит Маркус. «Примеры включают акрилонитрил-бутадиен-стирол, полиамид, поликарбонат и полибутадиентерефталат. Полипропилен хорошо поддается вибрационной сварке, если детали имеют толстые стенки или если добавлено немного стеклонаполнителя.