Präzisions-Ultraschallschweißhörner und Sonotroden: FEA-optimierte akustische Werkzeuge

Maßgefertigte Sonotroden mit einer Präzision von ±0.01 mm. Von Titan in Flugzeugqualität (Ti-6Al-4V) bis hin zu gehärtetem Stahl garantieren wir eine gleichmäßige Amplitudenverteilung und Frequenzdriftfreiheit für Ihre anspruchsvollen Fertigungslinien.

✔ Gehärtete Spitzen für glasfaserverstärkte Materialien

✔ FDA-konforme Lackierungen für medizinische Anwendungen

✔ 3D-simulationsoptimierte Resonanzprofile

Unser 4-stufiger Sonotroden-Design- und Testprozess

3D-CAD- und FEA-Simulation

3D-CAD- und FEA-Simulation

Jede Sonotrodenkonstruktion wird vor der Fertigung einer strengen Finite-Elemente-Analyse (FEA) unterzogen, um Spannungskonzentrationen und Resonanzprofile zu simulieren.

Diagramm zur Spannungsanalyse des Ultraschallschweißkopfes1

Amplitudenoptimierung

Wir berechnen die exakte erforderliche Amplitudenverstärkung (von 25 μm bis 150 μm) auf Basis der akustischen Impedanz Ihres Polymers und gewährleisten so eine 100% gleichmäßige Energiezufuhr über die gesamte Schweißfläche.

Impedanzanalysator-Test

Impedanzanalysator-Test

in Bearbeitung...

Präzisionsfertigung

Nach FEA- und Frequenztests wird das Horn CNC-gefräst mit einer Toleranz von ±0.01 mm und anschließend per Lasermessung verifiziert.

Ein Ultraschallschweißhorn (auch Ultraschallsonotrode genannt) ist ein Bauteil, das den Ultraschallwandler mit dem Schweißobjekt verbindet. Ultraschallhörner bestehen typischerweise aus Materialien wie Aluminium, Titan und Stahl und übertragen Ultraschallwellen auf das Schweißobjekt und üben Druck aus. Das Design des Ultraschallhorns beeinflusst den Schweißeffekt direkt und macht es zu einer unverzichtbaren Komponente in Ultraschallschweißgeräten.     

Hyusonic Ultraschallsonotroden werden individuell nach CAD-Design entwickelt, um optimale Strukturen für verschiedene Schweißanwendungen zu schaffen. Vor der Fertigung wird jede Sonotrode einer strengen Spannungsanalyse unterzogen, um optimale Schweißleistung zu gewährleisten. Präzision in der Hornproduktion erreichen wir durch präzise CNC-Bearbeitung und Lasermesstechnik. Unsere Ultraschallsonotroden sind vielseitige Werkzeuge für eine Vielzahl von Ultraschallverfahren, darunter Ultraschall-Kunststoffschweißen, Ultraschall-Metallschweißen und Ultraschallschneiden.

Bild eines Ultraschall-Metallschweißhorns
Horn in verschiedenen Ausführungen

Branchenerprobte Designs

  • Textil-/Faserschweißhörner mit gezackten Spitzen

  • Mehrpunkt-Kontakthörner für Autoteile

  • Mikroschweißspitzen für elektronische Bauteile

Feinmechanik

  • CNC-gefräst mit einer Toleranz von ±0.01 mm

  • Resonanzfrequenz abgestimmt auf Ihren Wandler (15 kHz/20 kHz/28 kHz/30 kHz/35 kHz/40 kHz)

  • Professionelle Spannungsanalyse von Schweißhörnern für eine gleichmäßige Amplitudenverteilung

Stufenhorn
Hyusonic Ultraschallhorn
Aluminium- und Titanhörner

Fachwissen in der Materialwissenschaft

  • Flugzeugtitan (Ti-6Al-4V) für Anwendungen mit hoher Amplitude

  • Gehärtete Aluminiumlegierungen für kostensensible Projekte

  • Kundenspezifische Stahllegierungen für spezielles Metallschweißen

Oberflächenbehandlung von Ultraschallsonotroden

Aufgrund der hohen Intensität sind Ultraschall-Schweißhörner anfällig für Verschleiß, Anhaftungen, Korrosion usw., was zu Leistungseinbußen führt. Eine Oberflächenbehandlung sorgt für eine glatte und gleichmäßige Oberfläche des Schweißhorns und vermeidet so Probleme wie unzureichende Schweißfestigkeit, Werkstückverformung oder unschöne Schweißpunkte durch Oberflächenfehler.

Verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren

  • Beschichtungsprozess: Normalerweise wird Chrom oder Nickel durch Galvanisieren oder chemische Verfahren aufgebracht, wodurch die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Schweißhorns erhöht und die Kontaktwirkung zwischen der Oberfläche und den Werkstücken verbessert werden kann.
  • Beschichtungsprozess: Zu den gängigen Beschichtungen zählen diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (DLC), Titannitridbeschichtungen (TiN) und Polytetrafluorethylenbeschichtungen (PTFE), die die Lebensdauer des Schweißhorns erheblich verlängern und die Materialhaftung verringern können.
  • Polierbehandlung:  Durch mechanisches oder elektrolytisches Polieren wird die Oberflächenrauheit (Ra ≤ 0.2 μm) verringert, um die Materialhaftung zu minimieren.

Anwendung der Ultraschallsonotrode

Ultraschall-Schweißhörner können zum Kunststoffschweißen, Metallschweißen, Vliesschweißen usw. verwendet werden. Darüber hinaus können sie auch zum Schneiden, Prägen, Nieten, Stanzen usw. von Verbundwerkstoffen wie Textilmaterialien, Gummi und Leder eingesetzt werden.

auswechselbares Ultraschallhorn (Vernieten, Punktschweißen, Prägeschweißen)

Richtlinien für die Konstruktion von Ultraschallhörnern

Unsere Ultraschall-Schweißhörner erfordern individuelle Schweißlösungen, die anhand spezifischer Produkteigenschaften bewertet und anschließend durch Formöffnung kundenspezifisch bearbeitet werden. Nur durch die Entwicklung der am besten geeigneten Schweißhörner lässt sich ein optimaler Schweißeffekt erzielen.

Kunden-FAQs

Wofür wird ein Ultraschall-Schweißhorn verwendet?

Ein Ultraschallschweißhorn (Sonotrode) ist eine wichtige Komponente in Ultraschallschweißsystemen, die hochfrequente Schwingungen auf das Werkstück überträgt und so ein präzises Verbinden von Kunststoffen, Metallen oder Textilien ermöglicht.

Zur Trennung der Querfrequenzen werden Längsschlitze in breite oder komplexe Hörner eingefräst. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Ultraschallwellen rein in Längsrichtung ausbreiten und so eine maximale und gleichmäßige Schwingungsamplitude an der Schweißfläche erreicht wird.

Übliche Materialien:

  • Titan (Ti-6Al-4V) – Hohe Festigkeit, lange Lebensdauer

  • Aluminium 7075 – Leicht, wirtschaftlich

  • Werkzeugstahl – Für spezielle Metallschweißarbeiten

Je nach Material und Anwendung kann eine gut konstruierte Titan-Sonotrode unter Standardbedingungen 2 bis 5 Jahre (bis zu 50 Millionen Zyklen) halten. Abrasive Materialien wie beispielsweise Nylon mit 30 % Glasfaseranteil verkürzen diese Lebensdauer.

Ja! Kundenspezifische Hörner werden CNC-gefräst und passen zu:

  • Besondere Bauteilformen (z. B. Komponenten von Medizinprodukten)

  • Spezifische Amplitudenanforderungen

  • Maschinenkompatibilität (Branson, Herrmann usw.)

Suchen Sie nach Herstellern, die Folgendes anbieten:
✅ ISO Zertifizierung 9001
✅ Kostenlose CAD-Designunterstützung
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