Две пластиковые детали соприкасаются и трутся друг о друга под определенным давлением, амплитудой и частотой. В результате трения выделяется тепло, вызывающее плавление материала на границе сварного шва. Под давлением расплавленный пластик вытекает из зоны сварного шва, образуя перелив. После прекращения вибрации слой расплавленного пластика затвердевает, создавая прочное соединение.
Процесс вибрационной сварки трением можно разделить на четыре отдельных этапа: этап трения твердого тела, этап фазового перехода твердое тело-жидкость, этап установившегося-потока и этап охлаждения.
На стадии твердого трения тепло генерируется за счет трения между поверхностями двух частей. Поверхностный слой материала нагревается до температуры плавления. Скорость тепловыделения зависит от фрикционных свойств материала и параметров сварки (частота, амплитуда и давление).
На стадии фазового перехода твердое тело-жидкость метод нагрева меняется от поверхностного фрикционного нагрева к сдвиговому напряжению между слоями в расплавленном состоянии. В этот момент толщина расплавленного слоя непрерывно увеличивается. Однако по мере увеличения глубины расплавленного слоя теплоемкость постепенно снижается.
На стадии установившегося-течения расплава скорость плавления равна скорости исходящего потока (стационарное состояние). После достижения этой стадии толщина расплавленного слоя становится постоянной. Вибрация прекращается после достижения заданной глубины сварки.
Скорость потока самая высокая в центре и самая низкая по краям. Скорость потока имеет параболическое распределение по толщине.
После прекращения вибрации расплав остывает и начинает затвердевать, переходя в фазу охлаждения. Сварной шов затвердевает под статическим давлением, прочно соединяя детали вместе.
Чтобы обеспечить равномерный нагрев по всей зоне сварки и, следовательно, стабильные характеристики сварки, крайне важно, чтобы верхняя и нижняя части сохраняли полный контакт в зоне сварки на протяжении всего сварочного процесса. Достаточный контакт может быть достигнут за счет повышения точности размеров детали, оптимизации конструкции и конструкции приспособления.
