Typische methoden voor het verbinden van kunststof onderdelen zijn schroefverbindingen, drukknopen, persfittingen, lijmverbindingen en lassen. Lassen is een effectieve methode om kunststof onderdelen permanent te verbinden. Er zijn verschillende kunststoflasprocessen, waaronder ultrasoon lassen, trillingswrijvingslassen, laserlassen, heteplaatlassen en infraroodlassen.
Trillingswrijvingslassen wordt doorgaans gebruikt voor het lassen van grote onderdelen. Voor kleinere onderdelen kan het worden gebruikt om meerdere onderdelen (2-4 stuks) tegelijk te lassen, waardoor een zuiniger en sneller proces wordt bereikt. De belangrijkste procesparameters voor trillingswrijvingslassen zijn frequentie, amplitude, druk, tijd en lasdiepte. Door deze parameters te optimaliseren kan een zeer hoge lassterkte worden bereikt. De instelling van de lasparameters is echter afhankelijk van het materiaaltype, de geometrie en de zuiverheidseisen.
Trillingswrijving lasmachine procesparameters
1. Frequentie
Trillingswrijvingslasmachines hebben twee werkfrequenties: een trillingsmodus met hoge- frequentie (200-240 Hz) en een trillingsmodus met lage frequentie (80-120 Hz). De frequentiekeuze is afhankelijk van het gewicht en de hoogte van de bovenmal. De frequentie heeft geen significante invloed op de laskwaliteit.
2. Amplitude
Voor bedrijfsmodi met hoge- frequentie (bijvoorbeeld 240 Hz) is de uitgangsamplitude (piek-tot-piek) 0,5-1,8 mm. Voor laagfrequente bedrijfsmodi (bijvoorbeeld 100 Hz) is de uitgangsamplitude 2-4 mm (zie afbeelding 1). Over het algemeen worden hoogfrequente trillingen gebruikt wanneer de opening tussen de onderdelen beperkt is tot minder dan 1,5 mm. Een grotere amplitude resulteert in een kortere lastijd, maar de zuiverheid zal verslechteren.
3. Lasdruk
Het instelbare bereik is breed, van 0,5 tot 20 MPa. Het algemeen gebruikte bereik is 0,5-2,0 MPa. Een hogere druk kan de lastijd verkorten. Het is de moeite waard om op te merken dat overmatige lasdruk ertoe kan leiden dat een grote hoeveelheid smelt uit het lasgebied stroomt en zich hecht aan het koude plastic onder de smeltlaag, waardoor een koude las ontstaat, waardoor de lassterkte aanzienlijk wordt verminderd.
Over het algemeen is de lassterkte niet erg gevoelig voor trillingsfrequentie en amplitude. Voor materialen die glasvezels bevatten, moet de smeltvloeiing zoveel mogelijk worden beperkt of geminimaliseerd. De zijdelingse stroming van de smelt kan de oriëntatie van de glasvezels veranderen, waardoor de lassterkte afneemt. Materialen met een hoge- viscositeit zijn bestand tegen een hogere lasdruk. Een hogere druk verhoogt echter de hoeveelheid stof in de eerste fase (wrijvingsfase in vaste- toestand).
4. Lastijd
Trillingswrijvingslassen kent twee controlemethoden: tijdcontrole en dieptecontrole. Lasdieptecontrole wordt over het algemeen vaker gebruikt.
5. Lasdiepte
De belangrijkste factor die de lassterkte bepaalt, is de lasdiepte. Wanneer de lasdiepte een kritische drempel overschrijdt en de minimale diepte van de derde fase (steady- flowfase) bereikt, bereikt de lassterkte de sterkte van het basismateriaal. Wanneer de lasdiepte kleiner is dan deze kritische drempel, neemt de lassterkte af. Wanneer de lasdiepte groter is dan deze kritische drempel, verhoogt het lassen tussen hetzelfde type kunststof de lassterkte niet. Het lassen tussen verschillende kunststoffen kan echter de lassterkte vergroten.
Zolang deze kritische drempel wordt bereikt, is de lassterkte ongevoelig voor de lasfrequentie en -amplitude. Bij een constante drempel (boven de kritische drempel) vermindert een verhoogde druk de lassterkte.
De bovenstaande suggesties kunnen dienen als uitgangspunt voor parameterinstellingen. Nauwkeurige parameterinstellingen houden ook verband met materiaaltype, geometrie, sterkte-eisen, afdichtingseisen en reinheidseisen.
Hier zijn typische parameterinstellingen:
Lasdruk: 1,4 MPa (200 psi)
Frequentie: 240 Hz
Amplitude: 1,8 mm
Lasdiepte: 1,5 mm
Tijd: 3,5 sec
Houdtijd: 0,5 keer de lastijd
