Ultrasoon-, vibratie- en rotatielassen: lassen zonder verwarmd gereedschap

Gemeenschappelijk voor de methoden

Bij pijplassen wordt de warmte van buitenaf toegevoegd met een verwarmingsspiegel of een hete-luchtmondstuk. Ultrasoon, vibratie en rotatie doen het tegenovergestelde: de energie wordt mechanisch toegevoegd en de warmte ontstaat in het grensvlak tussen de twee delen doordat het materiaal onder druk ten opzichte van elkaar wordt bewogen. Het smelten gebeurt dus alleen daar waar het nodig is.

Dit zorgt voor korte cycli, een geringe warmtebeïnvloeding van de omgeving en de mogelijkheid om delen te lassen die niet met een gereedschap bereikbaar zijn. Daarentegen vereisen de methoden vaste machines, nauwkeurig aangepaste delen en geometrieën die specifiek voor die methode zijn ontworpen. Ze worden daarom met name gebruikt bij serieproductie en voor spuitgegoten delen, niet voor buizen in het veld.

Ultrasoonlassen

Een sonotrode brengt het ene deel in trilling met typisch 20-40 kHz en een amplitude van enkele honderdste millimeters. De trillingen creëren wrijvingswarmte in een ontworpen lasnaad, vaak een energierib, die als eerste smelt en zich als een naad tussen de delen vormt.

De methode is geschikt voor kleine en middelgrote delen met een goed gedefinieerde lasnaad: verpakking, behuizingsdelen, fittingen en verbindingen waar geen warmtemarkeringen aan de buitenzijde mogen optreden. Het wordt ook gebruikt voor het lassen van folie en voor het aanbrengen van metalen inzetstukken in kunststof.

De vereisten zijn een lasnaad die is ontworpen voor de methode, uniform materiaal en ondersteuning zodat het deel niet beweegt. Materialen met een hoge meltviscositeit en zachte materialen zoals zacht PP en PE vereisen meer energie, en vezelversterkte materialen kunnen moeilijk zijn.

Vibratielassen

Bij vibratielassen wordt het ene deel ten opzichte van het andere heen en weer bewogen met een frequentie van doorgaans rond 100-240 Hz en een amplitude van minder dan een paar millimeter. De wrijving smelt het vlak, en de beweging wordt gestopt terwijl de delen onder druk bij elkaar worden gehouden totdat de naad is gestold.

De methode wordt gebruikt voor grotere delen met vlakke verbindingen, zoals reservoirs, kanalen en voertuigonderdelen, waar ultrasoon niet de hele verbinding kan bestrijken. Het vereist dat de delen stijf kunnen worden vastgezet en dat de verbinding bestand is tegen de relatieve beweging.

Rotatielassen

Rotatielassen is de oudste van de drie: het ene deel roteert onder druk tegen het andere totdat de wrijvingswarmte het vlak smelt, waarna de rotatie wordt afgeremd en de delen onder druk bijeen worden gehouden terwijl de naad stolt.

De methode vereist ronde, asymmetrische delen, zoals vlotters, reservoirs en cylindrische onderdelen, en is snel en reproduceerbaar bij grote series. De wrijvingssnelheid voor PE ligt typisch in het bereik van 100-300 m/min, maar de concrete waarde wordt bepaald door de deelgeometrie en de machine.

Voor buizen en platen in het veld wordt de methode niet gebruikt. Daar zijn stuiklassen, muffenlassen / mof-doornlassen en extrusielassen de juiste keuzes, zie de lasmethoden in het overzicht.

Heb je te maken met PVC-U, dan gelden andere omstandigheden: lagere verwarmingselementtemperatuur, korte omschakeltijd en afzuiging. Lees hoe in stuiklassen van PVC.

Wanneer de methode de juiste keuze is

Kies ultrasoon wanneer het deel klein is, de lasnaad kan worden ontworpen en de cyclustijd ertoe doet. Kies vibratie wanneer de verbinding lang en vlak is en het deel kan worden vastgezet. Kies rotatie wanneer het deel rond is en in groten getale moet worden geproduceerd.

Gemeenschappelijk voor alle drie is dat de fout meestal ontstaat in het ontwerp en niet in de machine. Te weinig ondersteuning, een onjuiste geometrie van de lasnaad of te grote toleranties resulteren in zwakke verbindingen, ongeacht hoe nauwkeurig de machine werkt. Probeer het daarom altijd op onderdelen uit de actuele productie en documenteer met trek- of buigproeven volgens DVS 2203.