Ультразвукова зварка: що це і як працює?

На момент написання цієї статті пандемія CoVID-19 призвела до дефіциту захисних масок у всьому світі. В рамках боротьби з коронавірусом SARS-CoV-2 деякі компанії змінюють звичне виробництво і починають виготовляти засоби індивідуального захисту (ЗІЗ). Так, в березні поточного року в Китаї на першому місці по виробництву захисних масок лідирувала компанія . Так як коронавірус тепер вирує в Європі, Росії, США та багатьох інших країнах світу, найбільші світові компанії йдуть по стопах Foxconn, але далеко не всі витримують. Так, італійська фірма Miroglio, що спеціалізується на виробництві готового одягу і тканин, нещодавно оголосила про припинення виробництва масок. А ось німецька компанія Weber Ultrasonics, яка займається розробкою компонентів для ультразвукового зварювання, не виготовляє маски, однак їх технологія має вирішальне значення для виробників ЗІЗ по всьому світу. Саме з цієї причини на технологію ультразвукового зварювання сьогодні пильна увага. З цієї статті ви дізнаєтеся, що це за технологія і як вона працює.

Що таке ультразвук?

Ультразвук – це звукові хвилі, які світла. Однак на відміну від світлових хвиль, які можуть поширюватися у вакуумі, ультразвуку для поширення потрібно пружна середа, наприклад газ, рідина або тверде тіло. Примітно, що людське вухо сприймає обмежену частоту звукових хвиль, а під ультразвуком вчені розуміють частоти вище 20 000 герц. Незважаючи на те, що про існування ультразвукових хвиль відомо з 1883 року, його практичне використання почалося не так давно. Так, у 2020 році технології з використанням ультразвуку застосовуються практично повсюдно. А в дикій природі ультразвукові хвилі допомагають виявити перешкоди, орієнтуватися в просторі і спілкуватися дельфінам, кажанам, китам, долгопятам і гризунів. Також ультразвукові хвилі зустрічаються в якості компонентів природних шумів, наприклад в шумі дощу, вітру, водоспаду і в звуках, які супроводжують грозові розряди і. т. д.

Для чого потрібна ультразвукове зварювання?

Незважаючи на те, що до пандемії коронавіруса про це мало хто замислювався, але технологія ультразвукового зварювання досить давно застосовується для виготовлення гігієнічних і медичних виробів з поліпропілену – матеріалу на основі нетканих матеріалів. Так, німецька компанія Weber Ultrasonics захисні маски ще не виробляє, а ось їх ультразвукові зварювальні системи мають вирішальне значення для виробників масок. Переважно, що так було і до спалаху CoVID-19, однак з початку пандемії компанія зіткнулася з зростаючим попитом на компоненти для ультразвукового зварювання. головний комерційний директор компанії Weber Ultrasonics:

У всьому світі економічна ситуація критична, але у таких компаній, як наша, справи йдуть добре. Ми вже працюємо з виробниками масок і багато з них звертаються до нас, щоб придбати ультразвукові компоненти, такі як генератори, прискорювачі та перетворювачі та ін

Так що ж являє собою цей ультразвукової процес? При всій удаваній складності, ультразвукова зварка насправді простий процес. Джерелом енергії є ультразвукові коливання, які впливають на деталі, що з'єднуються. У нашому випадку тканини – зібрані разом під невеликим тиском. По мимо тканин це можуть бути будь-які інші матеріали.

Якщо не вдаватися в подробиці, то через дві частини матеріалу, які потрібно зварити між собою, пропускається високочастотні звукові хвилі (ультразвук). Вони нагрівають матеріал і за рахунок свого коливання створюють тертя між деталями. Таким чином обидві частини як би проникають один в одного і зварюються між собою. А щоб було ще простіше, уявіть собі дві зефірки, які ви злегка нагріли на плиті і з'єднали між собою. Тут принцип такий же, тільки нагрівання і тертя досягається за рахунок ультразвукових хвиль.

Дві деталі кладуть один на одного, натискають і щільно притискають, потім пропускають через них ультразвук, трохи чекають і все готово.

Зварювання, ламінування, різання і тиснення нетканих та рулонних матеріалів за допомогою ультразвуку надає численні переваги порівняно з іншими способами склеювання. Але які і чому?

Переваги ультразвукового зварювання

Ультразвукове зварювання можлива у важкодоступних місцях, а
відсутність шкідливих виділень робить цей процес безпечним для здоров'я

Сучасна ультразвукова зварка дуже швидка. Для утворення з'єднання потрібно всього близько чверті секунди, тому вона підходить для масового виробництва всіх типів захисних масок, засобів гігієни та ЗІЗ, таких як хірургічні маски. Хороші новини полягають ще і в тому, що компанія в Німеччині – незважаючи на важку епідеміологічну зупинку – працює над створенням 3D принтера для друку захисних і хірургічних масок.

Проте дещо виробників ультразвукового обладнання все-таки хвилює – цедоступність сировини і нетканих матеріалів, які незабаром можуть закінчитися. І все ж ми в редакції Hi-News.ru сподіваємося, що цього не станеться і захисних масок дійсно вистачить всім, в першу чергу співробітникам медичних установ. Ну а ми з вами можемо легко зробити захисні маски з підручних матеріалів. Про те, як пошити маску або взагалі обійтися без нитки з голками, . Будьте здорові!

Сьогодні знайти галузі виробництва, в яких не застосовується ультразвукове зварювання досить важко