Fem faktorer, der påvirker en vellykket ultralydssvejsning
1. Svejsefrekvenser
Typiske svejsefrekvenser spænder fra 40 kHz området til 15 kHz området. Applikationens forskellige parametre bestemmer det bedste udstyr og hyppighed for at opnå en optimal svejsning for delene.
For små, delikate enheder (trykte kredsløbskort, mikroelektroniske komponenter osv.) Med tæt tolerancer er for eksempel en højere frekvens (f.eks. 40 kHz) bedre egnet, da anvendt tryk og ultralydsvibrationer kan minimeres sammen med enhver markering af Klasse A overflader.
Lavfrekvens (for eksempel 15 kHz) er velegnet til mellemstore til store størrelser og tillader også svejsning af mange blødere plastmaterialer med større fjernfeltafstand (mere om dette nedenfor) end ofte er muligt med højfrekvenssystemer.
20 kHz-frekvensen er den mest almindeligt anvendte ultralydfrekvens til samling af plast og giver maksimal fleksibilitet, da den er velegnet til en lang række applikationer og termoplastiske komponenter.
2. Materielle overvejelser
I overensstemmelse med det grundlæggende princip for ultralydsamling som beskrevet ovenfor, kan termoplaster samles ultrasonisk, fordi de smelter inden for et specifikt temperaturområde; hvorimod termohærdende materialer - som nedbrydes ved opvarmning - ikke er egnede til ultralydsmontering.
Svejsbarhed af enhver termoplast afhænger af dens stivhed eller modulus for elasticitet, densitet, friktionskoefficient, termisk ledningsevne, specifik varme og Tm eller Tg.
Generelt udviser stiv plast fremragende svejsningsegenskaber for fjernfeltet, fordi de let overfører vibrationsenergi. Blød plast, der har en lav elasticitetsmodul, dæmper ultralydsvibrationerne og som sådan er vanskeligere at svejse.
Ved indsats, formning eller plettsvejsning er det modsatte. Generelt, jo blødere plast, jo lettere er det at indsætte, forme eller plette svejsning.
Som regel klassificeres harpikser som amorf eller krystallinsk. Ultralydsenergi overføres let gennem amorfe harpikser, som derfor egner sig let til ultralydssvejsning. Krystallinske harpikser overfører derimod ikke let ultralydsenergi. Af denne grund skal der ved svejsning af krystallinske harpikser anvendes højere amplitude og energiniveau, og der skal tages særligt hensyn til fælles design.
Variabler, der yderligere kan påvirke svejsbarheden, er fugtighedsindhold, skimmelfrigørelsesmidler, smøremidler, plastificeringsmidler, fyldstofforstærkende midler, pigmenter, flammehæmmere og andre tilsætningsstoffer sammen med den faktiske harpikskvalitet.
Ligeledes er det vigtigt at bestemme graden af kompatibilitet af de materialer, der svejses sammen. Visse materialer har en vis grad af kompatibilitet, men ikke alle kvaliteter og kompositioner kan være kompatible, og nogle er slet ikke kompatible.
3. Effekt af fælles design
Den måske mest kritiske facet af ultralydssvejsning er fælles design (konfigurationen af to parringsoverflader). Det skal overvejes, når de dele, der skal svejses, stadig er i designstadiet og derefter inkorporeres i de støbte dele. Der er en række fælles design, hver med specifikke funktioner og fordele. Deres valg bestemmes af faktorer som plasttype, delgeometri, svejsebehov, bearbejdnings- og støbemuligheder og kosmetisk udseende.
4. Værktøj og inventar
Det er vanskeligt at overdrive betydningen af horn og inventar, når det kommer til at opnå en effektiv ultralydssvejsning.
Tidligere var der en opfattelse i branchen, at horn og inventar til en bestemt anvendelse skulle leveres af den samme producent af uanset svejsepresse, der blev brugt. I dag forstår ingeniører, at de er frie til at blande og matche: Det bedste værktøj til jobbet behøver ikke at bære det samme navn, der er på pressen, så længe svejsefrekvensen matcher.
Valgmulighederne til fremstilling af materialer inkluderer aluminium, titan, hærdet stål og rustfrit stål. Sådanne faktorer som typen af plast, der svejses, samlestørrelse og konfiguration, svejsestyrke og / eller holdbarhed vil bestemme det bedste materiale til jobbet. For for eksempel øget levetid kan hærdet stål være et godt valg.
God armaturdesign er også afgørende. Armaturet har to hovedformål: at justere delene under hornet og at støtte direkte under svejseområdet. Denne understøtning inkluderer også refleksion af ultralydsenergien tilbage til svejseplanet, og derfor er inventar ofte bearbejdet af metal.
For at tilføje styrke og holdbarhed kan hårdmetalsvendt eller krombelægning påføres. Konturerede armaturer og værktøjer til uregelmæssigt formede dele kan tilpasses specielt sammen med perifere enheder til at spænde, holde og justere modstående dele. Segmenterede og justerbare armaturer kan også bygges for at sikre en sikker pasform med støbte plastdele.
5. Svejseparametre
Under selve svejseprocessen, afhængigt af typen af system, der bruges, påvirker en række svejseparametre resultatet. Disse inkluderer amplitude / tryk, triggerkraft og tolerancegrænser, afhængigt af om svejsningen udføres af tid, energi eller afstand.
Amplitudeindstillingen bruges til at specificere vibrationsamplitude. Finjusteringer af amplitude- og trykindstillinger kan ofte foretages på regulatoren, der udløser en presse, mens større justeringer kan udføres ved hjælp af boostere og trykstyring.
Trykindstillinger for udløserkraft specificerer det tryk, der skal nås for at udløse ultralyd. Justering af denne parameter med indstillinger, såsom forsinkelsestimer, præ-trigger-tilstande og indstillinger for kraft / tryk, kan påvirke, hvor længe delene er i kontakt, før ultralydet faktisk er tændt.
Tidsindstillinger, såsom svejsetid (varigheden af den tid, som ultralydsvibrationer faktisk anvendes til delene) og holdetid (den varighed, som trykket opretholdes for at sikre korrekt binding af delene, efter den faktiske svejsetid og med ultralyd slukket, så svejsningen kan køle af), påvirk yderligere, hvornår og hvor længe ultralyd skal forblive på.
Ligeledes vil nogle systemer give brugeren mulighed for at specificere energiindstillinger - med grænser og en kalibreringspuls, for eksempel - mens nogle også tillader afstandsindstillinger - såsom trinvis, pre-trigger, absolutte og grænser.
Som det kan ses, kommer en masse bevægelige dele, hvis du vil, i spil under ultralydssvejseprocessen. Manipulation af disse parametre kan betyde forskellen mellem en vellykket svejsning og en ineffektiv svejsning eller et revnet horn.
