Параметри процеса ултразвучног заваривања
Главни параметри процеса ултразвучног заваривања су: амплитуда, време заваривања, време задржавања притиска, притисак заваривања, фреквенција итд. Најбоље спецификације заваривања зависе од компонената које се заварују и опреме за заваривање која се користи. Подешавање параметара заваривања зависи од величине и крутости дела, посебно растојања између тачке контакта главе за заваривање и заваривачког споја. Способност заваривања ограничена је способношћу пластике ГГ # 39; да преноси ултразвучне вибрације (а делови нису оштећени).
1 фреквенција
Уобичајене фреквенције ултразвука су 20, 30 и 40 кХз, а 15 кХз се често користи за полукристалну пластику. 20 кХз је најчешће коришћена ултразвучна фреквенција, јер је амплитуда и снага неопходна за топљење термопластике на овој фреквенцији лако достижна, али може створити пуно механичких вибрација које је тешко контролисати, а алат постаје веома велик. Већа фреквенција (40 кХз) која производи мање вибрација је изводљива и обично се користи за заваривање инжењерске пластике и ојачаних полимера. Предности високофреквентне опреме за заваривање укључују: низак ниво буке, мале величине делова, побољшану заштиту делова (због смањења цикличног напрезања и неселективног загревања спољашњег подручја спојнице), побољшану механичку контролу енергије, нижи притисак заваривања и брже брзина обраде. Недостатак је што је тешко изводити заваривање на даљину због мале величине делова, смањеног капацитета снаге и смањене амплитуде. Уређаји за ултразвучно заваривање веће фреквенције обично се користе за заваривање малих, прецизних делова (попут електричних прекидача) и делова који захтевају мање разградње материјала. Заваривач од 15 кХз може брзо заварити већину термопластике, у већини случајева, мање разградње материјала од заваривача од 20 кХз. Делови који се једва могу заварити са 20 кХз (нарочито они израђени од гуме и пластичних технологија и опреме високих перформанси) могу се ефикасно заварити са 15 кХз. На нижим фреквенцијама, глава за заваривање има већу резонантну дужину и може се учинити већом у свим димензијама. Још једна важна предност употребе 15 кХз је та што у поређењу са употребом виших фреквенција у великој мери смањује слабљење ултразвучних таласа у пластикама, омогућавајући заваривање мекших пластика и веће удаљености од даљег поља.
2 амплитуде
Успешно заваривање зависи од правилне амплитуде краја главе за заваривање. За све комбинације сирене / главе за заваривање амплитуда је фиксна. Изаберите амплитуду према материјалу за заваривање да бисте добили одговарајући степен топљења. Уопштено говорећи, полукристална пластика захтева више енергије од не-кристалне пластике, и зато захтева већу амплитуду врха. Контрола процеса на модерним ултразвучним апаратима за заваривање омогућава градацију. Велика амплитуда се користи за почетак топљења, а мала амплитуда за контролу вискозности растопљеног материјала. Повећање амплитуде побољшаће квалитет заваривања дела дизајнерског споја са смицањем. Како се спојнице повезују, како се амплитуда повећава, побољшава се квалитет заваривања и смањује време заваривања. У ултразвучном заваривању енергетским водилицама, просечна брзина губитака топлоте (Кавг) зависи од модула композитних губитака (Е "), фреквенције (ω) и дејствене деформације (ε 0) материјала: Кавг=ωε 02 Еъ / 2
Композитни модул губитака термопластике уско је повезан са температуром. Када се достигне тачка топљења или температура преласка стакла, модул губитка се повећава и више енергије се претвара у топлоту. Након започињања грејања, температура на интерфејсу за заваривање нагло расте (до 1 000 ℃ / с). Делујуће напрезање је пропорционално амплитуди главе за заваривање, па се загревањем интерфејса за заваривање може контролисати променом амплитуде. Амплитуда је важан параметар који контролише проток термопластичне екструзије. Када је амплитуда велика, брзина загревања интерфејса за заваривање је већа, температура расте и растопљени материјал тече брже, што доводи до повећања молекуларне оријентације, великог броја бљесака и мање чврстоће заваривања. За почетак топљења потребна је велика амплитуда. Премала амплитуда доводи до неравномерног топљења и превременог очвршћавања растопине. Када се амплитуда повећа, у термопластику се троши већа количина енергије вибрација, а делови који се заварују подвргавају се већем напрезању. Када је амплитуда константна током читавог циклуса заваривања, обично се користи највећа амплитуда која неће проузроковати прекомерно оштећење делова који се заварују. Код кристалне пластике као што су полиетилен и полипропилен, амплитудски утицај је много већи него код некристалне пластике попут АБС-а и полистирена. То је можда због потребе за више енергије за топљење и заваривање кристалне пластике. Амплитуда се може подесити механички (променом сирене или главе за заваривање) или електрично (променом напона који се доводи на претварач). У пракси, подешавање веће амплитуде усваја механичку методу, а финије електричну методу. Материјали са високом тачком топљења, завари у далеком пољу и полукристалне пластике обично захтевају већу амплитуду од не-кристалне пластике и завара у близини поља. Типични опсег амплитуде аморфне пластике је 30-100 μм, док кристалне пластике износи 60-125 μм. Профилирањем амплитуде може се постићи добар проток растопине и постојана висока чврстоћа завара. За комбиноване нивое амплитуде и силе, велика амплитуда и сила се користе за почетак топљења, а затим се амплитуда и сила смањују како би се смањила молекуларна оријентација дуж линије заваривања.
3 Време заваривања
Време заваривања је време када се примењују вибрације. Одговарајуће време заваривања за сваку примену одређује се експериментом. Повећање времена заваривања повећаће чврстоћу завара док се не постигне оптимално време. Даље повећање времена заваривања резултираће смањењем чврстоће завара или само благим повећањем чврстоће, док ће истовремено повећати бљесак завара и повећати могућност увлачења дела. Важно је избећи прекомерно заваривање, јер ће произвести прекомерно бљескање које треба обрезати, што може смањити квалитет завара и створити цурење у деловима које треба заптивати. Глава за заваривање може огребати површину. За дуже време заваривања, топљење и лом се могу јавити и у деловима далеко од места споја, посебно на отворима, линијама заваривања и оштрим угловима у калупу.
4 Време држања
Време држања под притиском односи се на номинално време за делове који се након заваривања комбинују и учвршћују под притиском без вибрација. У већини случајева то није критични параметар, углавном је довољно 0,3 ~ 0,5 с, осим ако је унутрашње оптерећење лако раставити заварени део (као што је спирална опруга компримована пре заваривања).
5 притисак
Притисак заваривања обезбеђује статичку силу потребну за спајање главе за заваривање и дела тако да се вибрације могу пренети у тај део. Када се растопљени материјал на споју очврсне током фазе одржавања притиска циклуса заваривања, исто статичко оптерећење осигурава интегрисање делова. Одређивање оптималног притиска је неопходно за добро заваривање. Ако је притисак пренизак, то ће проузроковати слаб или недовољан проток топљења у преносу енергије, што доводи до непотребних дугих циклуса заваривања. Повећањем притиска заваривања смањиће се време заваривања потребно за постизање истог померања. Ако је притисак превисок, то ће проузроковати молекуларну оријентацију дуж правца протока и смањити чврстоћу завара, што може проузроковати удубљење дела. У екстремним случајевима, ако је притисак превисок у односу на амплитуду краја главе за заваривање, може доћи до преоптерећења и заустављања главе за заваривање. У ултразвучном заваривању велика амплитуда захтева низак притисак, а мала амплитуда висок притисак. Како се амплитуда повећава, прихватљиви опсег притиска се сужава. Стога је најважније за велику амплитуду пронаћи најбољи притисак. Већина ултразвучног заваривања изводи се под сталним притиском или константном силом. Код неких уређаја сила се може мењати током циклуса, односно врши се профилисање силе, а сила заваривања се смањује током примене ултразвучне енергије на део. Притисак или сила заваривања која пада на крају циклуса заваривања смањује количину материјала истиснутог из споја, продужава време дифузије између молекула, смањује молекуларну оријентацију и повећава чврстоћу завара. За материјале са нижом вискозношћу талине сличном полиамиду, ово може у великој мери повећати чврстоћу завара.
6 Начин заваривања
Заваривање временом назива се процес отворене петље. Делови који се заварују састављају се у учвршћењу пре него што глава за заваривање падне и додирне се. Тада ултразвучни талас делује на компоненту одређено време, обично 0,2 до 1 с. Током овог процеса није дошло до успешног заваривања. Успешно заваривање идеална је ситуација под претпоставком да фиксно време заваривања доводи до тога да фиксна количина енергије делује на спој, што резултира контролисаном количином топљења. У ствари, снага апсорбована одржавањем амплитуде из једног циклуса у следећи није иста. То је због више фактора (као што је уклапање два дела). Будући да се енергија мења снагом и временом, а време је фиксно, примењена енергија ће се мењати од једног дела до другог. За масовну производњу где је доследност важна, ово је очигледно непожељно. Енергетско заваривање је поступак затворене петље са повратном контролом. Софтвер ултразвучне машине мери апсорбовану снагу и прилагођава време обраде како би испоручио потребан улаз енергије у зглоб. Претпоставка овог поступка је да ако је енергија коју потроши сваки завар једнака, количина растопљеног материјала на споју је сваки пут иста. Међутим, стварна ситуација је да постоји губитак енергије у комплету за заваривање, посебно на интерфејсу између главе за заваривање и дела. Као резултат, неки делови могу добити више енергије од других, што може проузроковати недоследну чврстоћу завара. Заваривање на даљину омогућава спајање делова на одређеној дубини заваривања. Овај начин рада не зависи од времена, апсорбоване енергије или снаге и компензује сва одступања у димензијама у калупу, чиме се најбоље осигурава да се иста количина пластике сваки пут истопи у споју. Да би се контролисао квалитет, може се поставити ограничење енергије или времена коришћеног за формирање завара
