08. září 2015 00:14

Rychlé spojování součástí přístrojových desek pomocí ultrazvuku

Ultrazvuk umožňuje vytvořit různé druhy spojů u přístrojových desek, protože stejně individuální jako design jsou i zadání pro svařování: Svaření krycích skel s tělesem bez zbytečného prachu, nýtování chromovaných rámečků bez vzniku mezer nebo spojení skel displeje bez deformace. Ultrazvukové svařování je vhodné především pro tvarově náročné díly s různě umístěnými svařovacími zónami. Doby cyklu stroje často nedosahují ani 10 sekund.

Volker Aust

Automobil získá právě díky designu mřížky chladiče, nárazníku a předních světel nezaměnitelnou tvář čelní strany. Přístrojová deska má stejný úkol v oblasti interiéru. Přístrojová deska dává vozidlu individuální rysy. Pro vytváření vzhledu volných prostor nejsou designérům stanoveny žádné hranice, proto je po vývojových inženýrech požadováno, aby našli optimální svařovací geometrii, tedy bude-li na čelní rám navařováno pouze jednodílné krycí sklo, více čoček nebo jednotlivé segmenty.

Oproti jiným technikám svařování, jako je vibrační či laserové svařování, může právě ultrazvuková spojovací technika svařovat bodově. Za dobu cyklu kratší než 10 sekund je možné svařit například krycí skla, která byla vyrobena z PMMA, a která mají aplikovaný okraj horkou ražbou, a to přesně na požadované místo a bez deformace nosného rámu. Díky tomuto půlsekundovému svařovacímu procesu je dosaženo vysoké pevnosti bez otlaků a tvorby přetoků. Vložená energie cílí do zóny spojení, která byla vytvořena speciálně pro ultrazvukové svařování, a zamezuje tak nechtěné deformaci dílu. Při ultrazvukovém svařování není potřeba použití dalších spotřebních materiálů, jako je lepidlo nebo šrouby. Nejsou nutné ani žádné speciální umělé hmoty. Ve srovnání s klipovanými díly poskytuje ultrazvukové svařování spojení bez nepříjemných zvuků a zároveň šetří náklady za namáhavou konstrukci nástrojů. Pro obtížně přístupné spoje nebo povrchy dílů s 3D konturami napomáhájí svařovací nástroje (sonotrody) s pomocí FEM výpočtu (Finite-Elemente-Methode) k zajištění spolehlivé výroby.

Pracovní prostor s přístrojovou deskou

Technika umístění pevných sonotrod

Mimořádný technický detail, jež vyvinula společnost Herrmann Ultrazvuk, a který byl již mnohokrát použit, tkví v precizním uložení sonotrod. Tato technologie používaná speciálně pro tuhé upevnění celé 20 kHz ultrazvukové oscilační soustavy umožňuje přesné rozmístění sonotrod s jednotlivými rozestupy o velikosti pouze 0,2 mm na ploše komplexní 3D kontury přístrojové desky. Často jsou používány i nepohyblivé, pevné sonotrody sloužící jako zakládací přípravek pro svařovaný díl. Na krycí sklo najíždí z horní části kovadlina vyrobená z lité pryskyřice a ta provede pohyb nutný pro svaření. V závislosti na situaci mohou být sonotrody také pevně namontovány shora a přístrojová deska včetně zakladače proti sonotrodám najíždí zespodu.

Sonotrody pro přístrojovou desku

V současnosti se ultrazvukové svařování přístrojových desek neomezuje pouze na upevnění krycích skel, ale k jeho běžným úkonům patří také ozdobné prvky, jako jsou jsou chromované rámečky nebo celý krycí rám. U těchto aplikací se zpravidla používá ultrazvukové nýtování s frekvencí 35 kHz. Při ultrazvukovém nýtování se plastifikuje umělohmotný materiál a z něho se formuje hlavička nýtu, při kterém se spojují dvě umělohmotné plochy jiným způsobem než u klasického ultrazvukového svařování.

Vložená přístrojová deska

Aby se mohlo spolehlivě a nezávadně svařovat ultrazvukem, je potřeba mít takovou konstrukci dílu, která vyhovuje ultrazvuku, a která není v žádném případě komplikovanější než u jiných technologií spojování. To je základní předpoklad pro úspěšné provedení. Dobrý dodavatel ultrazvuku musí v první řadě dobře poradit a proces implementace u zákazníka kompetentně provést.

Herrmann Ultraschall GmbH & Co KG
Astrid Herrmann
Tel. +49 7248 79-988
astrid.herrmann@herrmannultraschall.com
www.herrmannultraschall.com