Ultraschall-Booster

Die Ultraschall-Booster (Amplitudentransformationsstücke) bestimmen durch ihr Übersetzungsverhältnis, welches in der Regel zwischen 1:1 und etwa 1:3 liegt, die Eingangsamplitude an der Sonotrode. Unsere Booster sind für 20 kHz, 22 kHz, 30 kHz, 35 kHz und 40 kHz lieferbar. Zur Befestigung der Booster am Ultraschall-Konverter liefert mth die passenden Koppelschrauben aus Titan.

Booster sind sowohl mit als auch ohne Befestigungsring erhältlich. Im Bereich 40 kHz erfolgt die Aufnahme der gesamten Schwingeinheit normalerweise am Konvertergehäuse. Dies ist z.B. bei vielen Sondermaschinen der Fall. Größere Schwinggebilde für 20 kHz, wie sie z.B. in den Tischschweißmaschinen zum Einsatz kommen, werden über einen Ring am Neutralpunkt des Boosters gehalten. Dieser Ring kann entweder schwimmend gelagert sein oder zusammen mit dem Booster aus dem vollen gedreht.

Das Übersetzungsverhältnis

Je nach Ausführung besitzt die Sonotrode ein aus ihrer Geometrie resultierendes, eigenes Übersetzungsverhältnis. Dieses beschreibt das Verhältnis zwischen der Amplitude am Fußpunkt und der Amplitude an der Scheid- bzw. Schweißkontur. In vielen Fällen kann die Übersetzung innerhalb der Sonotrode nicht ausreichend groß ausgeführt werden, entweder weil die Durchmesser zu groß werden oder weil der Querschnittssprung zu einer Überlastung des Materials führen würde. In diesen Fällen lässt sich die Amplitude durch externe Booster erhöhen.

Wie entsteht eine Sontrode?

Bevor eine Sontrode gefertigt weden kann, legt der Konstrukteur anhand der Bauteilgeometrie die Konturen fest. In Abhängigkeit von der Werkstückgröße und dem Material wird dann die Frequenz ausgewählt und anhand von Referenzdaten ein CAD-Modell erstellt. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) erfolgt dann die Anpassung des Schwingungsverhaltens. Die bedeutet, dass das Modell so lange verändert wird, bis das Schwingungsverhalten sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der Uniformität optimal ist. Aus dem CAD-Modell werden dann die CAM-Daten für das Bearbeitungszentrum generiert und die Sonotrode durch Zerspanung des Vollmaterials hergestellt.

Fehlerbilder und Gegenmaßnahmen

Sonotroden unterliegen sowohl durch den Materialkontakt als auch durch die thermischen und mechanischen Belastungen dem Verschleiß. Einige typische Fehlerbilder haben wir in diesem Video zusammengestellt.

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