Bendros ultragarso suvirinimo problemos ir sprendimai
Pagrindinis ultragarso suvirinimo principas yra paversti aukšto dažnio elektros energiją į aukšto dažnio vibracijos mechaninę energiją. Ši steminė vibracija perduodama į termoplastiką ar metalą, o trintis ir šiluma generuojama plastiko ir plastiko, plastiko ir metalo, metalo ir metalo sąsajoje.
Ultragarso suvirinimo, trintis generuoja šilumą saugiklis dviejų medžiagų paviršių kartu. Ultragarso riveting, suvirinimo galvutė kontroliuoja išlydyto plastiko srautą, formavimo ir presavimo dalys. Ultragarso riešutų montavimas, suvirinimo galvutė diskai metalo veržlę į plastiką.
Ultragarso suvirinimo sistema turi įvairias konfigūravimo galimybes, įskaitant skirtingus dažnius (15Khz-50Khz), skirtingas galias (600W-4800W) ir įvairias formas, tokias kaip pneumatinės ultragarso suvirinimo mašinos, servo ultragarso suvirinimo aparatai, rankiniai suvirinimo aparatai, nestandartiniai suvirinimo aparatai , Metalo ultragarso suvirinimo aparatai ir pan.
Yra daug veiksnių, turinčių įtakos ultragarso suvirinimo sėkmei: pelėsiai (įskaitant viršutinę suvirinimo galvą ir apatinę dugno pelėsią), dažnis, medžiaga, suvirinimo dizainas, suvirinimo parametrai ir dalių įpurškimo liejimas. Šiame straipsnyje pristatome 5 pagrindinius veiksnius.
1. Suvirinimo sistemos dažnis
Tipiškos ultragarso suvirinimo sistemos dažnis yra 15Khz, 20Khz, 30Khz, 35Khz ir 40Khz. Būtina pasirinkti tinkamą suvirinimo dažnį pagal produkto dydžio, vidinių komponentų tipų, stiprumo ir išvaizdos reikalavimus. Paprastai galite remtis šiais principais:
Mažiems ir tikslūsems elektroniniams gaminiams (įskaitant PCB lentas ir mikroelektroninius komponentus) korpuso suvirinimui naudokite aukšto dažnio 40Khz suvirinimo aparatą. 40Khz suvirinimo aparatas turi mažesnę amplitudę ir minimalų suvirinimo slėgį, kuris gali išvengti žalos vidiniams elektroniniams gaminio komponentams.
Mažiems produktams, kuriems reikia A klasės paviršiaus išvaizdos. Jį suvirina 40Khz suvirinimo aparatas, kuris gali pagerinti išvaizdą dėl mažos amplitudės ir slėgio.
Vidutinio dydžio ir didelių dalių suvirinimui naudokite žemo dažnio 15KHz arba 20Khz suvirinimo aparatus.
Minkštesnėms medžiagoms, tokioms kaip PP, ir plona sieniniai produktai, turintys prastą standumą, suvirinimui naudojamas 15Khz suvirinimo aparatas su žemu dažniu ir didele amplitude.
Tolimųjų laukų suvirinimui, tai yra, suvirinimo galvutė yra toli nuo suvirinimo siūlės, pavyzdžiui, kai ji yra didesnė nei 12 mm, suvirinimui naudojamas 15Khz suvirinimo aparatas su žemu dažniu ir didele amplitude.
20Khz suvirinimo aparatas tinka suvirinti daugumą mažo ir vidutinio dydžio produktų, taip pat yra plačiausiai naudojamas ultragarso dažnis.
2. Medžiaga
Ultragarso suvirinimo plastikų, jis tinka tik suvirinimo termoplastikas. Nes jie gali ištirpti tam tikru temperatūros intervalu. Termosetting plastikai suyra, kai šildomas ir negali būti suvirinti ultragarsu.
Termoplastiko suvirinamumas priklauso nuo medžiagos standumo ar elastingo modulio, tankio, trinties koeficiento, šilumos laidumo, savitojo šilumos pralaidumo, stiklo perėjimo temperatūros Tg arba lydymosi temperatūros Tm.
Apskritai, standūs plastikai pasižymi puikiu toli laukų suvirinimo našumu, nes juos lengviau perduoti vibracijos energijai. Tačiau minkštus plastikus su mažu elastingu moduliu sunku suvirinti, nes jie silpnina ultragarso vibraciją. Priešingai, tai pasakytina apie ultragarso riveting arba vietoje suvirinimo. Tuo minkštesnis plastikas, tuo lengviau yra vynioti ar vietoje suvirinti.
Paprastai plastikai gali būti suskirstyti į du tipus: nekristalinį (amorfinį) ir kristalinį. Ultragarso energija lengvai perduodama amorfinėmis medžiagomis, todėl amorfinius plastikus lengva ultragarso suvirinimui. Ultragarso energija nėra lengvai perduodama kristalinėse medžiagose, todėl suvirinimo kristalinių plastikų suvirinimo metu reikia didesnės amplitudės ir energijos, o suvirinimas turi būti kruopščiai suprojektuotas.
Veiksniai, kurie gali dar labiau paveikti lituojamumą, yra drėgmės kiekis, pelėsių išsiskyrimo medžiagos, tepalai, plastifikatoriai, užpildų stiprikliai, pigmentai, antipirenai ir kiti priedai, taip pat faktinė dervos rūšis. Be to, reikėtų pažymėti, kad skirtingų medžiagų suderinamumo laipsnis yra skirtingas. Kai kurios medžiagos turi tam tikrą konkrečių klasių suderinamumą, o kitos yra nesuderinamos.
Galiausiai apsvarstykite, ar suvirinimas yra artimo lauko suvirinimas, ar tolimųjų laukų suvirinimas. Kai atstumas nuo suvirinimo galvutės iki suvirinimo šonkaulio yra mažesnis nei 6 mm, jis vadinamas šalia lauko suvirinimo. Didesnis nei 6mm' vadinamas tolimųjų laukų suvirinimu. Kuo didesnis atstumas, tuo didesnis vibracijos sustiplėjimas ir tuo sunkiau suvirinti.
3. Suvirintas bendras dizainas
Svarbiausias ir svarbiausias veiksnys, turintis įtakos ultragarso suvirinimui, yra bendras dizainas. Kai dalys yra projektavimo etape, inžinieriai turėtų atidžiai apsvarstyti ir įvertinti. Yra įvairių suvirinamų jungčių dizainų su savo savybėmis ir privalumais. Dizaino pasirinkimas priklauso nuo plastiko tipo, dalies geometrijos, suvirinimo reikalavimų, įpurškimo liejimo galimybių ir išvaizdos reikalavimų.
Tipiškas bendras dizainas:
Trikampio energijos oriento šonkaulių dizainas. Tai dažniausiai naudojamas ultragarso suvirinimo dizainas ir lengviausias įpurškimo liejimo dizainas. Jam būdingas nedidelis pakeltas trikampis plokštumoje, trikampio viršus yra 90 arba 60 laipsnių. Kadangi jo aštrių taškų dizainą lengva nukreipti ir sutelkti vibracijos energiją, jis vadinamas energijos kreipiamaisiais šonkauliais.
Žingsnio siūlės dizainas, lengvas įpurškimo liejimas, savaime išsidėsčių viršutinės ir apatinės dalys, didelis suvirinimo stiprumas, išlydytos medžiagos teka į vertikalų tarpą.
Grooved siūlės dizainas, viršutinė ir apatinė dalys gali būti savarankiškai išdėstyti, su dideliu stiprumu, geras sandarinimo charakteristikas, ir ne mirksi viduje ir išorėje. Trūkumas yra tas, kad reikalingas tam tikras sienelių storis.
Šlyklų siūlės dizainas paprastai naudojamas mažesnio dydžio gaminių suvirinimui, kuriems reikia didelio stiprumo sandarinimo, ir ypač tinka kristalinių plastikų suvirinimui.
Šalikų sąnariai, kurie paprastai naudojami apvalių ar elipsinių formų dalyse, užtikrina didelį stiprumą ir aukštą sandarinimo aukštį ir yra ypač tinkami kristalinių plastikų suvirinimui.
(Pirmiau pateiktas išsamus suvirinimo dizaino paaiškinimas bus pateiktas tolesnių veiksmų straipsnyje).
Norėdami nustatyti, kuris suvirinimo dizainas tinka jūsų produktui, kreipkitės į ultragarso gamintojo inžinierių ar pardavėją.
4. Įrankių ir suvirinimo galvutė
Apskritai, klientai pasirinks to paties prekės ženklo įrankių ir suvirinimo galvutes kaip suvirinimo aparatą. Tiesą sakant, galite laisvai pasirinkti kitų prekių ženklų teikiamą įrankių ir suvirinimo galvą, jei suvirinimo galvutės dažnis yra toks pat kaip ir įrangos.
Suvirinimo galvutės medžiagos gali pasirinkti aliuminio lydinį, titano lydinį ir kietą lydinio plieną. Įrankių medžiagos gali pasirinkti aliuminio lydinį, nerūdijantį plieną ir dervos pelėsį. Kaip pasirinkti medžiagą, paprastai apsvarstykite plastiko tipą, stiklo pluošto kiekį medžiagoje, sąnario struktūrą ir dydį, suvirinimo stiprumą ir tarnavimo laiką. Pavyzdžiui, norint pratęsti tarnavimo laiką, karbido plieno suvirinimo galvutė yra geriausias pasirinkimas.
Ultragarso suvirinimo galvutės gali būti suprojektuoti ir optimizuoti su FEA (Finite Element Analysis), leidžianti inžinieriams įvertinti vibracijos ir streso lygį suvirinimo galvutės prieš faktinę gamybą. Geriausias suvirinimo galvutės dizainas yra vienoda išvesties amplitudė ir minimalus stresas. Pirmiau pateiktame paveikslėlyje kairėje pavaizduotas optimizuotas priekinio suvirinimo galvutės dizainas, o amplitudės išvestis yra netolygi. Dešinėje, po optimizavimo, išvesties amplitudė yra vienoda.
Suvirinimo galvutės projektavimas ir gamyba, simetrija turi būti atidžiai nepamiršti suvirinimo galvutės simetrija yra labai svarbus. Asimetrinė suvirinimo galvutė sukelia ne ašinę vibraciją. Radialinė vibracija labai padidins stresą ir sukels suvirinimo galvutės sutrikimą.
Geras įrankių dizainas taip pat yra labai svarbus. Įrankis turi dvi pagrindines funkcijas: (1) sulygiuokite dalis po suvirinimo galvute; (2) standžiai palaiko suvirinimo zoną. Standi atmaina padeda atspindėti ultragarso energiją suvirinimo pozicijai, todėl įrankis paprastai yra pagamintas iš metalo apdirbimo dalių.
Siekiant padidinti suvirinimo galvutės atsparumą dilimui ir padidinti tarnavimo laiką, suvirinimo galvutės paviršių galima apdoroti volframo karbidu arba chromo dengimo. Įrankis gali būti suprojektuotas sekcijomis, kad geriau atitiktų produktą.
5. Suvirinimo parametrai
Suvirinimo proceso metu suvirinimo parametrai turės įtakos suvirinimo rezultatui. Šie parametrai apima amplitudę, suvirinimo slėgį, slėgio reguliavimą, suvirinimo atstumą ir suvirinimo energiją.
Įvairių rūšių plastikams reikia skirtingų amplitudių. Amplitudė gali būti suderinta pagal programinės įrangos procentų nustatymą arba gali būti koreguojama plačiame diapazone keičiant amplitudės moduliatorių kitu santykiu. Suvirinimo slėgį galima reguliuoti rankenėlę arba programinės įrangos nustatymą. Slėgio paleidimas reiškia, kad kai suvirinimo galvutė paspaudžia produktą ir slėgis pasiekia tam tikrą nustatytą vertę, prietaisas pradeda skleisti ultragarsą. Šią vertę galima reguliuoti naudojant rankenėlės arba programinės įrangos nustatymus.
Yra keletas ultragarso suvirinimo proceso kontrolės metodų:
Laiko suvirinimo režimas, tai yra, nustatykite ultragarso suvirinimo trukmę.
Atstumo suvirinimo režimas (padėties suvirinimo režimas), t. y. nustatykite suvirinimo atstumą arba padėtį.
Energijos suvirinimo režimas, kuris nustato suvirinimo energiją.
Skirtingiems produktams taikomi skirtingi suvirinimo režimai. Pavyzdžiui, lakštų suvirinimas priima energijos suvirinimo režimą, produktai su dideliais matmenų nuokrypiais priima atstumo suvirinimo režimą, o produktai su aukštais tolerancijos reikalavimais priima padėties suvirinimo režimą.
Plastikinis ultragarsinis suvirinimas yra specialus procesas. Ankstyvame produkto kūrimo etape būtina bendradarbiauti su ultragarso įrangos gamintoju ir naudoti įrangos gamintojo patirtį šioje srityje, kad būtų galima įvertinti produkto struktūrą ir suvirinimo dizainą bei atlikti mėginių suvirinimo bandymus. Siekiant pagerinti tolesnės masinės gamybos derlių.
