Parametri tal-Proċess tal-Iwweldjar ultrasoniku

Parametri tal-proċess tal-iwweldjar ultrasoniku

Il-parametri ewlenin tal-proċess tal-iwweldjar ultrasoniku huma: amplitudni, ħin tal-iwweldjar, ħin tal-pressjoni taż-żamma, pressjoni tal-iwweldjar, frekwenza, eċċ. L-aħjar speċifikazzjoni tal-iwweldjar tiddependi fuq il-komponenti li għandhom jiġu wweldjati u t-tagħmir tal-iwweldjar użat. L-aġġustament tal-parametri tal-iwweldjar jiddependi fuq id-daqs u l-ebusija tal-parti, speċjalment id-distanza bejn il-punt ta 'kuntatt tar-ras tal-iwweldjar u l-ġonta tal-iwweldjar. Il-kapaċità tal-iwweldjar hija limitata mill-kapaċità tal-plastik' li tittrasmetti vibrazzjoni ultrasonika (u l-partijiet mhumiex imħassra).

Frekwenza waħda

Frekwenzi użati komunement għall-ultrasound huma 20, 30, u 40 kHz, u 15 kHz spiss jintużaw għal plastiks semi-kristallini. 20 kHz hija l-iktar frekwenza ultrasonika użata komunement, minħabba li l-amplitudni u l-qawwa meħtieġa għat-tidwib tat-termoplastiċi f'din il-frekwenza huma faċli biex jintlaħqu, iżda tista 'tiġġenera ħafna vibrazzjonijiet mekkaniċi li huma diffiċli biex jiġu kkontrollati, u l-għodda ssir kbira ħafna. Frekwenza ogħla (40 kHz) li tipproduċi inqas vibrazzjoni hija fattibbli, u ġeneralment tintuża għall-iwweldjar ta 'plastiks ta' inġinerija u polimeri rinfurzati. Il-vantaġġi ta 'tagħmir ta' wweldjar bi frekwenza għolja jinkludu: ħsejjes baxxi, daqs ta 'partijiet żgħar, protezzjoni msaħħa tal-parti (minħabba tnaqqis fl-istress ċikliku u tisħin mhux selettiv taż-żona ta' barra tal-interface konġunta), kontroll imtejjeb tal-enerġija mekkanika, pressjoni tal-iwweldjar aktar baxxa, u aktar malajr veloċità tal-ipproċessar. L-iżvantaġġ huwa li huwa diffiċli li titwettaq iwweldjar fil-kamp imbiegħed minħabba d-daqs żgħir tal-partijiet, il-kapaċità ta 'enerġija mnaqqsa u l-amplitudni mnaqqsa. Magni tal-iwweldjar ultrasoniku bi frekwenza ogħla ġeneralment jintużaw biex iwweldjaw partijiet żgħar u ta 'preċiżjoni (bħal swiċċijiet elettriċi) u partijiet li jeħtieġu inqas degradazzjoni tal-materjal. Il-welder ta '15 kHz jista' malajr iwweldja ħafna termoplastiċi, f'ħafna każijiet, inqas degradazzjoni tal-materjal mill-welder ta '20 kHz. Partijiet li bilkemm jistgħu jiġu wweldjati b'20 kHz (speċjalment dawk magħmulin minn teknoloġija u tagħmir ta 'lastku u plastik ta' prestazzjoni għolja) jistgħu jiġu wweldjati b'mod effettiv bi 15 kHz. Fi frekwenzi aktar baxxi, ir-ras tal-welding għandha tul ta 'reżonanza itwal u tista' ssir akbar fid-dimensjonijiet kollha. Vantaġġ importanti ieħor ta 'l-użu ta' 15 kHz huwa li meta mqabbel ma 'l-użu ta' frekwenzi ogħla, inaqqas ħafna l-attenwazzjoni tal-mewġ ultrasoniku fil-plastik, li jippermetti l-iwweldjar ta 'plastik artab u distanzi akbar ta' kamp imbiegħed.

2 amplitudni

Iwweldjar b'suċċess jiddependi fuq l-amplitudni xierqa tat-tarf tar-ras tal-iwweldjar. Għall-kombinazzjonijiet kollha tal-qarn / iwweldjar tar-ras, l-amplitudni hija fissa. Agħżel l-amplitudni skond il-materjal li għandu jkun iwweldjat biex tikseb grad xieraq ta 'tidwib. Ġeneralment, il-plastiks semi-kristallini jeħtieġu aktar enerġija minn plastik mhux kristallin, u għalhekk jeħtieġu amplitudni akbar tat-tarf tat-tarf. Il-kontroll tal-proċess fuq magni moderni tal-iwweldjar ultrasoniku jippermetti gradazzjoni. L-amplitudni għolja tintuża biex tibda tidwib, u l-amplitudni baxxa tintuża biex tikkontrolla l-viskożità tal-materjal imdewweb. Iż-żieda tal-amplitudni ttejjeb il-kwalità tal-iwweldjar tal-parti tad-disinn tal-ġonta tal-shear. Għal ġonot tar-ras, hekk kif tiżdied l-amplitudni, il-kwalità tal-weldjatura titjieb u l-ħin tal-iwweldjar jonqos. Fl-iwweldjar ultrasoniku bi vireg ta 'gwida tal-enerġija, ir-rata medja ta' telf tas-sħana (Qavg) tiddependi fuq il-modulu tat-telf kompost (Eʺ), il-frekwenza (ω) u r-razza li taġixxi (ε 0) tal-materjal: Qavg=ωε 02 Eʺ / 2

Il-modulu tat-telf kompost tat-termoplastiċi huwa relatat mill-qrib mat-temperatura. Meta tintlaħaq il-punt tat-tidwib jew it-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ, il-modulu tat-telf jiżdied u aktar enerġija tiġi kkonvertita fis-sħana. Wara li jibda t-tisħin, it-temperatura fl-interface tal-iwweldjar titla 'sew (sa 1 ​​000 ℃ / s). Ir-razza li taġixxi hija proporzjonali għall-amplitudni tar-ras tal-iwweldjar, għalhekk it-tisħin tal-interface tal-iwweldjar jista 'jiġi kkontrollat ​​billi tinbidel l-amplitudni. L-amplitudni hija parametru importanti li tikkontrolla r-rata tal-fluss ta 'estrużjoni termoplastika. Meta l-amplitudni hija għolja, il-veloċità tat-tisħin tal-interface tal-iwweldjar hija ogħla, it-temperatura togħla, u l-materjal imdewweb jiċċirkola aktar malajr, li jwassal għal żieda fl-orjentazzjoni molekulari, numru kbir ta 'fwawar u saħħa ta' weldjatura aktar baxxa. Amplitudni għolja hija meħtieġa biex tibda tidwib. Amplitudni baxxa wisq tipproduċi tidwib irregolari u solidifikazzjoni ta 'tidwib prematur. Meta tiżdied l-amplitudni, ammont ikbar ta 'enerġija ta' vibrazzjoni tiġi kkunsmata fit-termoplastiku, u l-partijiet li għandhom jiġu wweldjati huma soġġetti għal stress akbar. Meta l-amplitudni tkun kostanti matul iċ-ċiklu tal-iwweldjar, normalment tintuża l-ogħla amplitudni li ma tikkawżax ħsara eċċessiva lill-partijiet li għandhom jiġu wweldjati. Għal plastiks kristallini bħall-polyethylene u polypropylene, l-impatt tal-amplitudni huwa ħafna akbar minn dak għal plastiks mhux kristallini bħall-ABS u l-polystyrene. Dan jista 'jkun minħabba l-ħtieġa għal aktar enerġija għat-tidwib u l-iwweldjar tal-plastik kristallin. L-amplitudni tista 'tiġi aġġustata b'mod mekkaniku (billi tbiddel il-ħorn jew l-iwweldjar tar-ras) jew b'mod elettriku (billi tbiddel il-vultaġġ fornut lit-transducer). Fil-prattika, l-aġġustament tal-amplitudni akbar jadotta metodu mekkaniku u l-ifjen juża metodu elettriku. Materjali b'punt ta 'tidwib għoli, weldjaturi ta' kamp imbiegħed, u plastiks semi-kristallini ġeneralment jeħtieġu amplitudni akbar minn plastiks mhux kristallini u weldjaturi ta 'kamp viċin. Il-firxa ta 'amplitudni totali tipika ta' plastik amorfu hija 30-100 μm, filwaqt li dik tal-plastik kristallin hija 60-125 μm. Il-profil tal-amplitudni jista 'jikseb fluss tajjeb ta' tidwib u saħħa konsistenti ta 'weldjatura għolja. Għal livelli ta 'amplitudni u forza kkombinati, amplitudni u forza għolja jintużaw biex jibdew jiddewbu, u allura l-amplitudni u l-forza jonqsu biex inaqqsu l-orjentazzjoni molekulari tul il-linja tal-weldjatura.

3 Ħin tal-iwweldjar

Il-ħin tal-iwweldjar huwa l-ħin meta tiġi applikata l-vibrazzjoni. Il-ħin xieraq tal-iwweldjar għal kull applikazzjoni huwa determinat bl-esperiment. Iż-żieda tal-ħin tal-iwweldjar iżżid is-saħħa tal-weldjatura sakemm jintlaħaq l-aħjar ħin. Żieda oħra fil-ħin tal-iwweldjar tirriżulta fi tnaqqis fil-qawwa tal-iwweldjar jew biss żieda żgħira fil-qawwa, filwaqt li fl-istess ħin iżid il-flash tal-iwweldjar u jżid il-possibbiltà ta 'indentazzjoni tal-parti. Huwa importanti li tevita l-iwweldjar żejjed, peress li tipproduċi flash eċċessiv li jeħtieġ li jkun mirqum, li jista 'jnaqqas il-kwalità tal-weldjatura u joħloq tnixxijiet fil-partijiet li għandhom jiġu ssiġillati. Ir-ras tal-welding tista 'tobrox il-wiċċ. Għal ħinijiet itwal ta 'wweldjar, it-tidwib u l-ksur jistgħu jseħħu wkoll f'partijiet' il bogħod miż-żona tal-ġonta, speċjalment fit-toqob, linji tal-weldjatura u kantunieri li jaqtgħu fil-parti ffurmata.

4 Żmien ta 'żamma

Il-ħin tal-pressjoni taż-żamma jirreferi għall-ħin nominali għall-partijiet li għandhom jiġu kkombinati u solidifikati taħt pressjoni ħielsa mill-vibrazzjoni wara l-iwweldjar. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, mhuwiex parametru kritiku, 0.3 ~ 0.5 s ġeneralment huwa biżżejjed, sakemm it-tagħbija interna ma tkunx faċli biex tiżżarma l-parti wweldjata (bħal coil spring ikkompressat qabel l-iwweldjar).

5 pressjoni

Il-pressjoni tal-iwweldjar tipprovdi l-forza statika meħtieġa għall-igganċjar bejn ir-ras tal-iwweldjar u l-parti sabiex il-vibrazzjoni tkun tista 'tiġi trasmessa fil-parti. Meta l-materjal imdewweb fil-ġonta jissolidifika matul il-fażi li żżomm il-pressjoni taċ-ċiklu tal-iwweldjar, l-istess tagħbija statika tiżgura li l-partijiet huma integrati. Id-determinazzjoni tal-pressjoni ottimali hija essenzjali għal iwweldjar tajjeb. Jekk il-pressjoni hija baxxa wisq, tikkawża fluss ta 'tidwib fqir jew insuffiċjenti fit-trasferiment tal-enerġija, li jwassal għal ċikli twal ta' wweldjar mhux meħtieġa. Iż-żieda tal-pressjoni tal-iwweldjar tnaqqas il-ħin tal-iwweldjar meħtieġ biex jinkiseb l-istess spostament. Jekk il-pressjoni hija għolja wisq, tikkawża orjentazzjoni molekulari tul id-direzzjoni tal-fluss u tnaqqas is-saħħa tal-weldjatura, li tista 'tikkawża indentazzjoni tal-parti. F'każijiet estremi, jekk il-pressjoni hija għolja wisq relattiva għall-amplitudni tat-tarf tar-ras ta 'l-iwweldjar, tista' tagħbija żejda u twaqqaf ir-ras ta 'l-iwweldjar. Fl-iwweldjar ultrasoniku, amplitudni għolja teħtieġ pressjoni baxxa, u amplitudni baxxa teħtieġ pressjoni għolja. Hekk kif tiżdied l-amplitudni, il-firxa ta 'pressjoni aċċettabbli tidjieq. Għalhekk, l-iktar ħaġa importanti għal amplitudni għolja hija li ssib l-aħjar pressjoni. Ħafna mill-iwweldjar ultrasoniku jitwettaq taħt pressjoni kostanti jew forza kostanti. Għal xi apparat, il-forza tista 'tinbidel matul iċ-ċiklu, jiġifieri, isir profil tal-forza, u l-forza tal-iwweldjar titnaqqas waqt l-applikazzjoni tal-enerġija ultrasonika għall-parti. Il-pressjoni jew il-forza tal-iwweldjar li tinżel fit-tmiem taċ-ċiklu tal-iwweldjar tnaqqas l-ammont ta ’materjal estruż mill-ġonta, ittawwal il-ħin tad-diffużjoni bejn il-molekuli, tnaqqas l-orjentazzjoni molekulari u żżid is-saħħa tal-weldjatura. Għal materjali b'viskożità mdewba aktar baxxa simili għall-poliamide, dan jista 'jżid ħafna s-saħħa tal-iwweldjar.

6 Mod ta 'wweldjar

L-iwweldjar bil-ħin jissejjaħ proċess ta 'linja miftuħa. Il-partijiet li għandhom jiġu wweldjati huma mmuntati fl-apparat qabel ma r-ras tal-iwweldjar tinżel u tmiss. Imbagħad il-mewġ ultrasoniku jaġixxi fuq il-komponent għal perjodu fiss ta 'żmien, ġeneralment 0.2 sa 1 s. Iwweldjar b'suċċess ma seħħx matul dan il-proċess. Iwweldjar b'suċċess huwa sitwazzjoni ideali taħt is-suppożizzjoni li ħin fiss ta 'wweldjar jikkawża ammont fiss ta' enerġija biex taġixxi fuq il-ġonta, li tirriżulta f'ammont ikkontrollat ​​ta 'tidwib. Fil-fatt, il-qawwa assorbita billi tinżamm l-amplitudni minn ċiklu għall-ieħor mhix l-istess. Dan huwa dovut għal fatturi multipli (bħat-twaħħil bejn żewġ partijiet). Minħabba li l-enerġija tinbidel bil-qawwa u l-ħin, u l-ħin huwa ffissat, l-enerġija applikata tinbidel minn parti għall-oħra. Għall-produzzjoni tal-massa fejn il-konsistenza hija importanti, dan huwa ċar mhux mixtieq. L-iwweldjar bl-enerġija huwa proċess ta 'linja magħluqa b'kontroll tal-feedback. Is-softwer tal-magna ultrasonika jkejjel il-qawwa assorbita u jaġġusta l-ħin tal-ipproċessar biex iwassal l-input tal-enerġija meħtieġ lill-ġonta. Is-suppożizzjoni ta 'dan il-proċess hija li jekk l-enerġija kkunsmata minn kull weldjatura hija l-istess, l-ammont ta' materjal imdewweb fil-ġonta huwa l-istess kull darba. Madankollu, is-sitwazzjoni attwali hija li hemm telf ta 'enerġija fil-kit tal-iwweldjar u speċjalment fl-interface bejn ir-ras tal-iwweldjar u l-parti. Bħala riżultat, xi partijiet jistgħu jirċievu aktar enerġija minn oħrajn, li jistgħu jikkawżaw saħħa tal-iwweldjar inkonsistenti. L-iwweldjar bid-distanza jippermetti li partijiet jingħaqdu f'fond ta 'wweldjar speċifiku. Dan il-mod ta 'tħaddim ma jiddependix fuq il-ħin, l-enerġija assorbita jew il-qawwa, u jikkumpensa għal kwalunkwe devjazzjoni dimensjonali fil-parti ffurmata, u b'hekk l-aħjar jiġi żgurat li l-istess ammont ta' plastik jiġi mdewweb fil-ġonta kull darba. Sabiex tiġi kkontrollata l-kwalità, jista 'jiġi stabbilit limitu fuq l-enerġija jew il-ħin użat biex tifforma l-iwweldjar