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 speċifikazzjonijiet tal-iwweldjar jiddependu fuq il-partijiet li għandhom jiġu wweldjati u t-tagħmir tal-iwweldjar użat. L-aġġustament tal-parametri tal-iwweldjar jiddependi fuq id-daqs u r-riġidità 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-abbiltà tal-plastik li jittrasmetti vibrazzjonijiet ultrasoniċi (u l-partijiet mhumiex imħassra).
1. Frekwenza
Frekwenzi użati komunement għall-ultrasound huma 20, 30, u 40 kHz, u għal plastiks semi-kristallini, 15 kHz. 20 kHz hija l-aktar frekwenza ultrasonika użata komunement minħabba li huwa faċli li tinkiseb l-amplitudni u l-qawwa meħtieġa biex iddewweb it-termoplastiċi f'din il-frekwenza, 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 tat-tagħmir tal-iwweldjar bi frekwenza għolja jinkludu: ħsejjes baxxi, daqs żgħir tal-parti, protezzjoni msaħħa tal-parti (minħabba stress ċikliku mnaqqas u tisħin mhux selettiv taż-żona ta 'barra tal-interface konġunta), kontroll imtejjeb tal-enerġija mekkanika, pressjoni mnaqqsa tal-iwweldjar , u Il-veloċità tal-ipproċessar hija aktar mgħaġġla. L-iżvantaġġ huwa li huwa diffiċli li ssir iwweldjar fuq il-bogħod minħabba d-daqs żgħir tal-partijiet, kapaċità ta 'enerġija mnaqqsa u amplitudni mnaqqsa. Magni tal-iwweldjar ultrasoniku ta 'frekwenza għolja ġeneralment jintużaw biex iwweldjaw partijiet żgħar ta' preċiżjoni (bħal swiċċijiet elettriċi) u partijiet li jeħtieġu inqas degradazzjoni tal-materjal. Il-welder ta '15 kHz jista' malajr iwweldja ħafna termoplastiċi, u f'ħafna każijiet, id-degradazzjoni tal-materjal mhix tajba daqs il-welder ta '20 kHz. Partijiet li huma diffiċli biex jiġu wweldjati f'20 kHz (speċjalment partijiet magħmula minn teknoloġija u tagħmir ta 'lastku u plastik tal-prestazzjoni għolja) jistgħu jiġu wweldjati b'effiċjenza ta' 15 kHz. Fi frekwenzi aktar baxxi, it-tul reżonanti tar-ras tal-iwweldjar huwa itwal, u jista 'jsir akbar fid-daqsijiet kollha. Vantaġġ ieħor importanti ta 'l-użu ta' 15 kHz huwa li meta mqabbel ma 'l-użu ta' frekwenzi ogħla, jista 'jnaqqas ħafna l-attenwazzjoni tal-mewġ ultrasoniku fil-plastik, sabiex plastiks aktar artab ikunu jistgħu jiġu wweldjati, u tista' tinkiseb distanza akbar ta 'kamp imbiegħed.
2. Gwarniċi
Is-suċċess tal-iwweldjar jiddependi fuq l-amplitudni xierqa tat-tarf tar-ras tal-iwweldjar. Għall-kombinazzjonijiet kollha tal-qarn / ras tal-iwweldjar, l-amplitudni hija fissa. Agħżel l-amplitudni skond il-materjal li għandu jkun iwweldjat biex tikseb il-grad xieraq ta 'tidwib. Ġeneralment, il-plastiks semi-kristallini jeħtieġu aktar enerġija mill-plastiks mhux kristallini u għalhekk jeħtieġu amplitudni akbar 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 se ttejjeb il-kwalità tal-iwweldjar tal-partijiet tad-disinn tal-ġonta tal-shear. Għal ġonot tar-ras, hekk kif tiżdied l-amplitudni, il-kwalità tal-iwweldjar titjieb u l-ħin tal-iwweldjar jonqos. Meta tuża virga gwida għall-enerġija għall-iwweldjar ultrasoniku, ir-rata medja tat-telf tas-sħana (Qavg) tiddependi fuq il-modulu tat-telf kompost (Eʺ), il-frekwenza (ω) u r-razza li taġixxi (ε0) tal-materjal: Qavg=ωε02Eʺ / 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 s-sħana, it-temperatura tal-interface tal-iwweldjar togħla sew (sa 1000 ° C / s). Ir-razza applikata hija proporzjonali għall-amplitudni tal-ġonta wweldjata, għalhekk it-tisħin tal-interface iwweldjat jista 'jiġi kkontrollat billi tinbidel l-amplitudni. L-amplitudni hija parametru importanti biex tikkontrolla l-fluss ta 'estrużjoni termoplastika. Meta l-amplitudni hija kbira, il-veloċità tat-tisħin tal-interface tal-iwweldjar issir ogħla, it-temperatura togħla, u l-fluss tal-materjal imdewweb jaċċelera, li jwassal għal żieda fl-orjentazzjoni molekulari, żieda fil-flash, u tnaqqis fil-qawwa tal-iwweldjar. Amplitudni għolja hija meħtieġa biex tibda tidwib. Amplitudni baxxa wisq tikkawża tidwib irregolari u solidifikazzjoni prematura tat-tidwib. Meta tiżdied l-amplitudni, il-materjal termoplastiku jikkonsma aktar enerġija tal-vibrazzjoni, u l-partijiet li għandhom jiġu wweldjati jkollhom stress akbar. Meta l-amplitudni tibqa 'kostanti matul iċ-ċiklu tal-iwweldjar, normalment tintuża l-ogħla amplitudni li ma tikkawżax ħsara eċċessiva lill-partijiet iwweldjati. Għal plastik kristallin bħal polietilene u polipropilene, l-impatt tal-amplitudni huwa ħafna akbar minn dak ta 'plastik amorfu bħall-ABS u l-polistirene. Dan jista 'jkun minħabba li t-tidwib u l-iwweldjar tal-plastik kristallin jeħtieġ aktar enerġija. 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-fatt, metodi mekkaniċi jintużaw għal aġġustamenti akbar, filwaqt li metodi elettriċi jintużaw għal aġġustamenti fini. Materjali ta 'punt ta' tidwib għoli, iwweldjar ta 'kamp imbiegħed u plastiks semi-kristallini ġeneralment jeħtieġu amplitudni akbar minn plastik amorfu u iwweldjar ta' kamp viċin. Il-firxa ta 'amplitudni totali tipika ta' plastik amorfu hija 30-100 μm, filwaqt li l-firxa ta 'amplitudni totali tipika ta' plastik kristallin hija 60-125 μm. Id-distribuzzjoni tal-amplitudni tista 'tikseb fluss ta' tidwib tajjeb u għoli konsistenti. Il-profil tal-amplitudni jista 'jikseb fluss ta' tidwib tajjeb u saħħa ta 'wweldjar għolja konsistenti. Għall-amplitudni u l-livell tal-forza kkombinati, uża amplitudni u forza akbar biex tibda tidwib, imbagħad naqqas l-amplitudni u l-forza biex tnaqqas l-orjentazzjoni molekulari tul il-linja tal-weldjatura.
3. Ħin tal-iwweldjar
Il-ħin tal-iwweldjar huwa l-ħin meta tiġi applikata l-vibrazzjoni. Esperiment biex tiddetermina l-ħin xieraq tal-iwweldjar għal kull applikazzjoni. Iż-żieda tal-ħin tal-iwweldjar iżżid is-saħħa tal-iwweldjar 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-burrs tal-iwweldjar u jżid il-possibbiltà ta 'indentazzjoni tal-parti. L-evitar tal-iwweldjar żejjed huwa importanti għax joħloq flash eċċessiv li jeħtieġ li jkun mirqum, li jista 'jnaqqas il-kwalità tal-weldjatura u jikkawża tnixxija ta' partijiet li jeħtieġu li jkunu 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 f'toqob, weldjaturi u kantunieri li jaqtgħu ta 'partijiet iffurmati.
4. Żmien ta 'żamma
Il-ħin ta 'żamma jirreferi għall-ħin nominali għall-partijiet li għandhom jingħaqdu u jiġu ssolidifikati mingħajr pressjoni ta' vibrazzjoni wara l-iwweldjar. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, dan il-parametru mhuwiex parametru kritiku. Sakemm it-tagħbija interna ma tkunx faċli biex tiżżarma l-parti wweldjata (bħal molla kojl ikkompressata qabel l-iwweldjar), 0.3 ~ 0.5 s ġeneralment tkun biżżejjed.
5. Pressjoni
Il-pressjoni tal-iwweldjar tipprovdi l-forza statika meħtieġa għall-igganċjar bejn ir-ras tal-iwweldjar u l-parti, għalhekk il-vibrazzjoni tista 'tiġi trasmessa lill-parti. Fl-istadju taż-żamma tal-pressjoni taċ-ċiklu tal-iwweldjar, meta l-materjal imdewweb fil-ġonta jissolidifika, l-istess tagħbija statika tista 'tiżgura l-konnessjoni integrali tal-partijiet. Id-determinazzjoni tal-aħjar pressjoni hija essenzjali għal iwweldjar tajjeb. Jekk il-pressjoni hija baxxa wisq, tikkawża fluss ta 'tidwib fqir jew insuffiċjenti fit-trasferiment tal-enerġija, li jirriżulta f'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-iwweldjar, li tista 'tikkawża indentazzjoni tal-parti. F'każijiet estremi, jekk il-pressjoni tkun għolja wisq meta mqabbla mat-tarf tar-ras tal-iwweldjar, tista 'tgħabbi żżejjed ir-ras tal-iwweldjar u tieqaf. 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 tagħmir, tista 'tbiddel il-forza matul iċ-ċiklu, jiġifieri, twettaq analiżi tal-profil tal-forza, u tnaqqas il-forza tal-iwweldjar waqt l-applikazzjoni tal-enerġija ultrasonika għall-parti. Il-pressjoni mnaqqsa tal-iwweldjar jew il-forza fl-aħħar taċ-ċiklu tal-iwweldjar tnaqqas l-ammont ta 'materjal estruż mill-ġonta, testendi l-ħin tad-diffużjoni bejn il-molekuli, tnaqqas l-orjentazzjoni molekulari u żżid is-saħħa tal-iwweldjar. Għal materjali b'viskożità mdewba aktar baxxa simili għall-poliamide, dan jista 'jżid ħafna s-saħħa tal-iwweldjar.
6. Metodu ta 'wweldjar
L-iwweldjar bil-ħin jissejjaħ proċess ta 'linja miftuħa. Qabel ma titwaqqa 'u tmiss ir-ras tal-iwweldjar, il-partijiet li għandhom jiġu wweldjati huma mmuntati fl-apparat. Imbagħad, l-ultrasound jaġixxi fuq il-parti għal perjodu fiss ta 'żmien, ġeneralment 0.2 sa 1 s. L-iwweldjar ma sarx b'suċċess matul dan il-proċess. Taħt is-suppożizzjoni li ħin fiss ta 'wweldjar jikkawża ammont fiss ta' enerġija biex jaġixxi fuq il-ġonta u jirriżulta f'ammont kontrollabbli ta 'tidwib, iwweldjar b'suċċess huwa sitwazzjoni ideali. Fil-fatt, il-qawwa assorbita billi tinżamm l-amplitudni minn ċiklu għall-ieħor mhix l-istess. Dan huwa dovut għal fatturi multipli (pereżempju, l-adattabilità bejn żewġ partijiet). Peress li l-enerġija tvarja skond il-qawwa u l-ħin, u l-ħin huwa ffissat, l-enerġija applikata tinbidel minn parti għal 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-magni ultrasoniku jkejjel il-qawwa assorbita u jaġġusta l-ħin tal-ipproċessar biex iwassal l-input tal-enerġija meħtieġa għall-ġonot. Is-suppożizzjoni ta 'dan il-proċess hija li jekk l-enerġija kkunsmata minn kull iwweldjar hija l-istess, l-ammont ta' materjal imdewweb f'kull konnessjoni huwa l-istess. Madankollu, is-sitwazzjoni attwali hija li hemm telf ta 'enerġija fil-kit tal-iwweldjar, 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 ta 'wweldjar 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 jista' jikkumpensa għal kwalunkwe devjazzjoni dimensjonali fil-parti ffurmata, u b'hekk jiżgura l-aħjar 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.
