Ultralydssvejsningsprocesparametre
De vigtigste procesparametre ved ultralydssvejsning er: amplitude, svejsetid, holdetid, svejsetryk, frekvens osv. De bedste svejsespecifikationer afhænger af de dele, der skal svejses, og det anvendte svejseudstyr. Justeringen af svejseparametre afhænger af delens størrelse og stivhed, især afstanden mellem svejsehovedets kontaktpunkt og svejsesamlingen. Svejseevnen er begrænset af plastens evne til at overføre ultralydsvibrationer (og delene er ikke beskadiget).
1. hyppighed
Almindeligt anvendte frekvenser til ultralyd er 20, 30 og 40 kHz, og for halvkrystallinsk plast 15 kHz. 20 kHz er den mest anvendte ultralydsfrekvens, fordi det er let at opnå den krævede amplitude og effekt til at smelte termoplast ved denne frekvens, men det kan generere mange mekaniske vibrationer, der er vanskelige at kontrollere, og værktøjet bliver meget stort. En højere frekvens (40 kHz), der producerer mindre vibrationer, er mulig og bruges normalt til svejsningsteknikplast og forstærkede polymerer. Fordelene ved højfrekvent svejseudstyr inkluderer: lav støj, lille delstørrelse, forbedret delbeskyttelse (på grund af reduceret cyklisk belastning og ikke-selektiv opvarmning af det ydre område af ledgrænsefladen), forbedret kontrol af mekanisk energi, reduceret svejsetryk , og Behandlingshastigheden er hurtigere. Ulempen er, at det er vanskeligt at udføre fjernfeltsvejsning på grund af delernes lille størrelse, reduceret effektkapacitet og reduceret amplitude. Højfrekvente ultralydssvejsemaskiner bruges normalt til at svejse små præcisionsdele (såsom elektriske afbrydere) og dele, der kræver mindre nedbrydning af materiale. 15 kHz svejseren kan hurtigt svejse de fleste termoplastiske stoffer, og i de fleste tilfælde er materialeforringelsen ikke så god som 20 kHz svejseren. Dele, der er svære at svejse ved 20 kHz (især dele lavet af højtydende gummi- og plastteknologi og udstyr) kan svejses med 15 kHz effektivitet. Ved lavere frekvenser er svejsehovedets resonanslængde længere, og det kan gøres større i alle størrelser. En anden vigtig fordel ved at bruge 15 kHz er, at sammenlignet med brug af højere frekvenser, kan det i høj grad reducere dæmpningen af ultralydsbølger i plast, så blødere plast kan svejses, og en større fjernfeltafstand kan opnås.
2. rammer
Svejsningens succes afhænger af den rette amplitude af svejsehovedenden. For alle kombinationer af horn / svejsehoved er amplituden fast. Vælg amplitude i henhold til det materiale, der skal svejses for at opnå den passende grad af smeltning. Generelt kræver halvkrystallinsk plast mere energi end ikke-krystallinsk plast og kræver derfor større spidsamplitude. Processtyringen på moderne ultralydssvejsemaskiner muliggør klassificering. Den høje amplitude bruges til at begynde at smelte, og den lave amplitude bruges til at kontrollere viskositeten af det smeltede materiale. Forøgelsen vil forbedre svejsningskvaliteten på delene til forskydningsfugerdesignet. For stødfuger, når amplituden øges, forbedres svejsningskvaliteten, og svejsetiden falder. Når du bruger en energistyrestang til ultralydssvejsning, afhænger den gennemsnitlige varmetabshastighed (Qavg) af materialets komposittabsmodul (Eʺ), frekvens (ω) og virkende belastning (ε0): Qavg=ωε02Eʺ / 2
Komposittabsmodulet for termoplast er tæt forbundet med temperaturen. Når smeltepunktet eller glasovergangstemperaturen er nået, stiger tabsmodulet, og mere energi omdannes til varme. Efter opvarmning starter, stiger temperaturen på svejsefladen kraftigt (op til 1000 ° C / s). Den påførte stamme er proportional med amplituden af det svejsede led, så opvarmningen af det svejsede interface kan styres ved at ændre amplituden. Amplitude er en vigtig parameter til at kontrollere strømmen af termoplastisk ekstrudering. Når amplituden er stor, bliver opvarmningshastigheden for svejsegrænsefladen højere, temperaturen stiger, og strømmen af det smeltede materiale accelererer, hvilket fører til en stigning i molekylær orientering, en stigning i flash og et fald i svejsestyrken. Høj amplitude er nødvendig for at begynde at smelte. For lav amplitude vil forårsage ujævn smeltning og for tidlig størkning af smelten. Når amplituden øges, vil det termoplastiske materiale forbruge mere vibrationsenergi, og de dele, der skal svejses, bærer større belastning. Når amplituden forbliver konstant gennem hele svejsecyklussen, anvendes normalt den højeste amplitude, der ikke forårsager overdreven skade på de svejsede dele. For krystallinske plastmaterialer, såsom polyethylen og polypropylen, er virkningen af amplitude meget større end den for amorf plast, såsom ABS og polystyren. Dette kan skyldes, at smeltning og svejsning af krystallinsk plast kræver mere energi. Amplituden kan justeres mekanisk (ved at skifte horn eller svejsehoved) eller elektrisk (ved at ændre spændingen, der leveres til transduceren). Faktisk anvendes mekaniske metoder til større justeringer, mens elektriske metoder anvendes til finjusteringer. Materialer med højt smeltepunkt, svejsning langt ude og halvkrystallinsk plast kræver generelt større amplitude end amorf plast og svejsning i nærmeste felt. Det typiske samlede amplitudeområde for amorf plast er 30-100 um, mens det typiske samlede amplitudeområde for krystallinsk plast er 60-125 um. Amplitudefordeling kan opnå god smelteflow og ensartet høj. Amplitudeprofilen kan opnå god smelteflow og jævn høj svejsestyrke. For det kombinerede amplitude- og kraftniveau skal du bruge en større amplitude og kraft til at begynde at smelte, og derefter reducere amplituden og kraften for at reducere molekylorienteringen langs svejselinjen.
3. svejsetid
Svejsetiden er det tidspunkt, hvor vibrationer påføres. Eksperimenter for at bestemme den passende svejsetid til hver applikation. Forøgelse af svejsetiden øger svejsestyrken, indtil den optimale tid er nået. En yderligere forøgelse af svejsetiden vil resultere i et fald i svejsestyrken eller kun en mindre stigning i styrke, mens det på samme tid øger svejseborene og øger muligheden for delindbøjning. Det er vigtigt at undgå over-svejsning, fordi det skaber overdreven flash, der skal beskæres, hvilket kan reducere svejsekvaliteten og forårsage lækage af dele, der skal forsegles. Svejsehovedet kan ridse overfladen. Ved længere svejsetider kan smeltning og brud også forekomme i dele langt fra samlingsområdet, især i huller, svejsninger og skarpe hjørner af støbte dele.
4.Holdetid
Holdetiden refererer til den nominelle tid for delene, der skal flettes og størknes uden vibrationstryk efter svejsning. I de fleste tilfælde er denne parameter ikke en kritisk parameter. Medmindre den indvendige belastning er let at adskille den svejsede del (såsom en spiralfjeder komprimeret før svejsning), er normalt 0,3 ~ 0,5 s tilstrækkelig.
5. tryk
Svejsetrykket tilvejebringer den statiske kraft, der kræves til kobling mellem svejsehovedet og delen, så vibrationer kan overføres til delen. I svejsecyklusens trykholdningstrin, når det smeltede materiale ved leddet størkner, kan den samme statiske belastning sikre delernes integrerede forbindelse. Bestemmelse af det optimale tryk er afgørende for god svejsning. Hvis trykket er for lavt, vil det medføre dårlig eller utilstrækkelig smelteflow i energioverførsel, hvilket resulterer i unødvendige lange svejsecyklusser. Forøgelse af svejsetrykket reducerer svejsetiden, der kræves for at opnå den samme forskydning. Hvis trykket er for højt, vil det forårsage molekylær orientering langs strømningsretningen og reducere svejsestyrken, hvilket kan forårsage indrykning af delen. I ekstreme tilfælde, hvis trykket er for højt i forhold til slutningen af svejsehovedet, kan det overbelaste svejsehovedet og stoppe. Ved ultralydssvejsning kræver høj amplitude lavt tryk, og lav amplitude kræver højt tryk. Når amplituden øges, indsnævres det acceptable trykområde. Derfor er det vigtigste for høj amplitude at finde det bedste tryk. Mest ultralydssvejsning udføres under konstant tryk eller konstant kraft. For noget udstyr kan du ændre kraften under cyklussen, dvs. udføre en kraftprofilanalyse og reducere svejsekraften under påføring af ultralydsenergi på delen. Det reducerede svejsetryk eller kraft ved slutningen af svejsecyklussen reducerer mængden af materiale, der ekstruderes fra samlingen, forlænger diffusionstiden mellem molekyler, reducerer molekylær orientering og øger svejsestyrken. For materialer med en lavere smelteviskositet svarende til polyamid, kan dette øge svejsestyrken kraftigt.
6. svejsemetode
Tidsvejsning kaldes en åben loop-proces. Inden svejsehovedet tabes og berøres, samles de dele, der skal svejses, i armaturet. Derefter vil ultralyd virke på delen i en fast periode, normalt 0,2 til 1 s. Svejsning blev ikke udført med succes under denne proces. Under antagelsen om, at en fast svejsetid får en fast mængde energi til at virke på leddet og resultere i en kontrollerbar mængde smeltning, er vellykket svejsning en ideel situation. Faktisk er den effekt, der absorberes ved at opretholde amplituden fra en cyklus til den næste, ikke den samme. Dette skyldes flere faktorer (for eksempel tilpasningen mellem to dele). Da energi varierer med magt og tid, og tiden er fast, skifter den anvendte energi fra den ene del til den anden. Til masseproduktion, hvor konsistens er vigtig, er dette klart uønsket. Energisvejsning er en lukket kredsløbsproces med feedbackkontrol. Ultrasonic maskinsoftware måler den absorberede effekt og justerer behandlingstiden for at levere den krævede energiindgang til leddene. Antagelsen af denne proces er, at hvis den energi, der forbruges af hver svejsning, er den samme, er mængden af smeltet materiale ved hver forbindelse den samme. Den faktiske situation er imidlertid, at der er energitab i svejsesættet, især ved grænsefladen mellem svejsehovedet og delen. Som et resultat kan nogle dele modtage mere energi end andre, hvilket kan forårsage inkonsekvent svejsestyrke. Svejsning efter afstand gør det muligt at samle dele i en bestemt svejsedybde. Denne driftsform afhænger ikke af tid, absorberet energi eller kraft og kan kompensere for eventuelle dimensionelle afvigelser i den støbte del og derved bedst sikre, at den samme mængde plast smeltes i leddet hver gang. For at kontrollere kvaliteten kan der indstilles en grænse for den energi eller tid, der bruges til svejsning.
