mth Ultraschall: Tipps zur korrekten Einstellung bei Ultraschall-Handschweißgeräten und Fehlerbilder an Bauteilen

Vor dem Arbeitsbeginn: Kontrolle

Um fehlerhafte Schweißungen und Ausfälle des Handschweißgeräts zu vermeiden, empfehlen wir eine Kontrolle des Geräts und seiner Komponenten vor Beginn der Arbeit. Alles zum Aufbau einer Ultraschall-Handschweißmaschine und detaillierte Informationen über deren einzelne Komponenten finden Sie hier.

Prüfen Sie, dass die die Koppelfläche des Konverters sauber und frei von Riefen ist und die Koppelschraube bis zur Hälfte eingedreht ist. Der O-Ring muss unbeschädigt sein und darf nicht über das Gewinde hinausstehen. Als letztes prüfen Sie, ob die Sonotrode einwandfrei ist.

Gängige Fehlerbilder bei Sonotroden

Kontur der Sonotrode verschlissen: Die Sonotrode ist das Bauteil, das Kontakt mit dem zu schweißenden Werkstoff hat und das die Energie an diesen abgibt. Im Laufe der Zeit nützt sich dieses Bauteil ab. Das erkennt man daran, dass sich die Kontur der Sonotrode abnutzt, besonders an den Kanten. Wenn die Sonotrode verschlissen ist, kann man damit keine ordentlichen Schweißpunkte mehr ausbilden.

Abhilfe: Sonotrode austauschen.

Koppelfläche der Sonotrode beschädigt oder verdreckt: Die Koppelfläche der Sonotrode befindet sich auf der dem Werkstück abgewandten Ende der Sonotrode. Über sie nimmt die Sonotrode die Ultraschallimpulse vom Ultraschallkonverter auf. Wenn die Koppelfläche der Sonotrode verdreckt ist oder Riefen hat, beschädigt das in kürzester Zeit die Koppelfläche des Ultraschallkonverters. Das führt in der Regel zum Ausfall des Konverters und damit des Geräts.

Abhilfe: Achten Sie beim Einsetzen der Sonotrode darauf, dass die Koppelflächen absolut sauber sind. Sonotroden mit beschädigter Koppelfläche dürfen auf keinen Fall weiterverwendet werden, sondern müssen ausgetauscht werden.

Sonotrode dunkel angelaufen: Wenn der Schaft einer Sonotrode dunkel angelaufen ist und/oder sich Kunststoff darauf fest abgelagert hat, ist das ein sicheres Zeichen für Überhitzung, besonders bei Titansonotroden. Die Ursache dafür ist im Regelfall, dass zwischen den einzelnen Schweißungen keine ausreichenden Abkühlpausen eingehalten wurden. Als Folge dieser Überhitzung verändert sich das Gefüge im Titan und die Sonotrode ist nicht mehr schwingfähig. Wird eine so geschädigte Sonotrode weiter in einem Handschweißgerät betrieben, zieht das im Regelfall eine Beschädigung des Ultraschallkonverters in kürzester Zeit nach sich.

Abhilfe: Sonotrode austauschen. Ausreichende Abkühlpausen beachten.

Risse in der Sonotrode: Es gibt eine ganze Reihe von Gründen, warum eine Sonotrode Risse bekommen kann. Die häufigsten sind der Kontakt zu Fremdmetall am Anriss, dass die Sonotrode irgendwo unsachgemäß aufgelegt wurde oder dass es an dieser Stelle bereits eine Vorschädigung in Form eines Kratzers gab.

Abhilfe: Sonotrode austauschen.

Klappernder oder verfärbter Ultraschall-Konverter: Hat der Ultraschall-Konverter, auch Schallkopf genannt, eine Verfärbung auf der Außenseite oder klappert er beim Schütteln, ist das ein sicheres Anzeichen für eine defekte Piezo-Keramik im Inneren des Konverters. Dieser Schaden kann durch eine Fehlanpassung oder einen Defekt der Sonotrode entstehen. Mit defekter Piezo-Keramik kann nicht mehr geschweißt werden.

Abhilfe: Konverter austauschen oder reparieren lassen.

Fehler und Schäden mit den richtigen Einstellungen vermeiden

Auf korrekte Startfrequenz achten: Alle unsere Sonotroden sind auf eine Startfrequenz von 40,25 kHz ausgelegt. Für optimale Schweißergebnisse und um Beschädigungen zu vermeiden, sollten Sie diese immer einhalten.

Ob richtige Frequenz tatsächlich eingestellt ist, sehen Sie auf dem Display des Ultraschall-Generators. Eine Veränderung der Startfrequenz ist nur dann erforderlich, wenn die verwendete Sonotrode explizit für eine andere Startfrequenz ausgelegt ist.

Gut zu wissen: Eine Erhöhung der Startfrequenz erhöht nicht die Schweißleistung. Beides hat miteinander nichts zu tun.

Mit niedriger Amplitude starten: Die Amplitude stellt die Auslenkung der Sonotrode bei ihrer Schwingung dar und ist proportional zu der Leistung, das Gerät an den Werkstoff abgeben kann.

Mit der Einstellung der Amplitude beeinflussen Sie also, wie hoch die Schweißleistung ist. Eine Erhöhung der Amplitude bewirkt auch eine stärkere Erwärmung der Sonotrode und erhöht damit auch den Verschleiß und die Wahrscheinlichkeit von Schäden.

Unser Tipp: Starten Sie mit einer Amplitude von 50 % und nehmen Sie nur eine Erhöhung vor, wenn das Schweißergebnis nicht ausreichend ist.

Schweißzeit: Zeitvorgabe vs. Energievorgabe: Unsere Handschweißgeräte haben zwei verschiedene Einstellmöglichkeiten für die Schweißzeit. Die eine ist die Zeitvorgabe mittels Timer: Werden hier beispielsweise 0,1 Sekunden eingestellt, gibt das Gerät exakt so lange Energie mit der voreingestellten Stärke ab. Das ist sinnvoll, wenn der Anpressdruck bei jeder Schweißung konstant ist.

Die andere Möglichkeit ist die Energievorgabe:  Dann gibt das Gerät exakt die voreingestellte Menge an Energie an das Werkstück ab. Werden beispielsweise 35 Joule eingestellt, beendet das Gerät den Schweißvorgang erst, wenn diese Energiemenge abgegeben wurde. Diese Einstellmöglichkeit kompensiert unterschiedliche Anpresskräfte auf das Bauteil und damit den Ungenauigkeitsfaktor Mensch.

Wichtig: Unbedingt darauf achten, dass die Zeitvorgabe ausgeschaltet ist, wenn eine Energievorgabe eingestellt wurde. Sonst schaltet das Gerät nach der eingestellten Zeit ab – unabhängig davon, ob die eingestellte Energie an das Werkstück abgegeben wurde.