Ultralyd, vibration og rotation: svejsning uden varmt værktøj

Fælles om metoderne

Ved rørsvejsning tilføres varmen udefra med et spejl eller en varmluftsdysse. Ultralyd, vibration og rotation gør det modsatte: energien tilføres mekanisk, og varmen opstår i grænsefladen mellem de to emner, fordi materialet bevæges mod hinanden under tryk. Smeltningen sker altså kun der, hvor den skal bruges.

Det giver korte cyklusser, lille varmepåvirkning af omgivelserne og mulighed for at svejse emner, der ikke kan nås med et værktøj. Til gengæld kræver metoderne faste maskiner, præcist tilpassede emner og geometrier, der er konstrueret til netop den metode. De bruges derfor især i serieproduktion og til sprøjtestøbte emner, ikke til rør i marken.

Ultralydssvejsning

En sonotrode sætter det ene emne i svingninger med typisk 20-40 kHz og en amplitude på nogle få hundrededele millimeter. Svingningerne skaber friktionsvarme i en konstrueret fuge, ofte en energirib, der smelter først og lægger sig som en søm mellem emnerne.

Metoden egner sig til små og mellemstore emner med veldefineret fuge: emballage, husdele, fittings og samlinger, hvor der ikke må komme varmemærker på ydersiden. Den bruges også til at svejse folie og til at indsætte metalindsatser i plast.

Kravene er en fuge, der er designet til metoden, ensartet materiale og støtte, så emnet ikke bevæger sig. Materialer med høj smelteviskositet og bløde materialer som blød PP og PE kræver mere energi, og fiberforstærkede materialer kan være vanskelige.

Vibrationssvejsning

Ved vibrationssvejsning bevæges det ene emne frem og tilbage i forhold til det andet med en frekvens typisk omkring 100-240 Hz og en amplitude på under et par millimeter. Friktionen smelter fladen, og bevægelsen stoppes, mens emnerne holdes sammen under tryk, indtil sømmen er størknet.

Metoden bruges til større emner med flade samlinger, fx beholdere, kanaler og emner til køretøjer, hvor ultralyd ikke kan dække hele samlingen. Den kræver, at emnerne kan fastholdes stift, og at samlingen kan tåle den relative bevægelse.

Rotationssvejsning

Rotationssvejsning er den ældste af de tre: det ene emne roterer mod det andet under tryk, indtil friktionsvarmen smelter fladen, hvorefter rotationen bremses og emnerne holdes sammen under tryk, mens sømmen størkner.

Metoden kræver runde, aksesymmetriske emner, fx svømmelegemer, beholdere og cylindriske dele, og den er hurtig og reproducerbar ved store serier. Friktionshastigheden for PE ligger typisk i området 100-300 m/min, men den konkrete værdi fastlægges af emnegeometri og maskine.

Til rør og plader i marken bruges metoden ikke. Der er stuksvejsning, muffesvejsning / muffe-dornsvejsning og ekstrudersvejsning de rigtige valg, se svejsemetoderne i oversigten.

Har du med PVC-U at gøre, gælder andre forhold: lavere varmeelementtemperatur, kort omskiftertid og udsugning. Læs hvordan i stuksvejsning af PVC.

Hvornår metoden er svaret

Vælg ultralyd, når emnet er lille, fugen kan konstrueres og cyklustiden betyder noget. Vælg vibration, når samlingen er lang og flad, og emnet kan fastholdes. Vælg rotation, når emnet er rundt og skal produceres i stort antal.

Fælles for alle tre er, at fejlen oftest opstår i konstruktionen og ikke i maskinen. For lidt støtte, forkert fugegeometri eller for store tolerancer giver svage samlinger, uanset hvor præcist maskinen kører. Prøv derfor altid på emner fra den aktuelle produktion, og dokumentér med træk- eller bøjeprøvning efter DVS 2203.