Vysokofrekvenční svařování

11.2.5 Vysokofrekvenční svařování

Ing. Miloš Sova, CSc.

Vlivem elektrického pole dochází u některých materiálů, jejichž molekuly mají trvalý nebo indukovatelný dipólový moment, k posunu elektrických nábojů - k tzv. orientační a elektronové polarizaci. Elektronová polarizace se týká přesunu elektrických nábojů uvnitř molekul nebo atomů beze změn jejich tvaru či polohy. Polarizace probíhá okamžitě a nedochází při ní ke zpožděným přesunům ani účinkem vysokofrekvenčního střídavého elektrického pole. Orientační polarizace je časově závislá, neboť při ní dochází ke změnám poloh molekul nebo jejich částí.

Stačí-li hmotné částice ve střídavém elektrickém poli sledovat změny tohoto pole, jako je tomu např. u střídavého proudu s frekvencí 50 Hz, nenastávají energetické ztráty a hmota se projevuje jako izolátor. Protože intenzita je fázově posunuta proti napětí o 90⁰, je střídavý proud indukovaný ve hmotě jalový, a proto nekoná práci. Při vyšších frekvencích (např. několik tisíc Hz) dochází však u polárně nevyvážených molekul k fázovému posunutí intenzity oproti napětí v indukovaném proudu. Část proudu je pak ve fázi s napětím a koná práci úměrnou tangentě fázového posunutí o úhel δ, nazývaný proto ztrátovým úhlem izolantu. Tato práce se ve hmotě ztrácí a mění se na teplo.

Ne všechny polymery se ve střídavém elektrickém poli zahřívají stejně intenzivně. Polymerní uhlovodíky, jako jsou např. polyethylén, polystyrén, polyisobutylén a polárně vyvážený polytetrafluorethylén, mají malou relativní permitivitu (dielektrickou konstantu) ε_r a prakticky nulový ztrátový úhel δ. Proto ztrátový činitel (ε_r . tgδ), určující energii pohlcenou látkou ve formě tepla při vystavení látky střídavému elektrickému poli, je pro tyto polymery téměř nulový; uvedené polymery nelze ohřívat účinkem vysokofrekvenčního střídavého elektrického pole. Jinak je tomu u polymerů, v jejichž molekulách je vyvolána jednostranná polarizace vazbami, jako jsou např. C≡N, C=N, C=O, N=O, C-Cl, C-O. Jejich struktura umožňuje, že se za určitých teplot projevují v materiálu dielektrické ztráty využitelné při vysokých frekvencích ke svařování.

Kromě již uvedeného ztrátového faktoru, který je při dané teplotě pro určitý materiál konstantou, je množství vznikajícího tepla závislé na intenzitě elektrického pole a na jeho frekvenci. Intenzita elektrického pole, resp. napětí mezi svařovacími elektrodami, se může zvětšovat jen do určité míry, aby nedošlo k elektrickému průrazu materiálu. Zvětšení frekvence se rovněž příznivě odrazí na množství vznikajícího…