Ultragarsinio suvirinimo proceso parametrai
Pagrindiniai ultragarsinio suvirinimo proceso parametrai yra šie: amplitudė, suvirinimo laikas, laikymo slėgio laikas, suvirinimo slėgis, dažnis ir kt. Geriausia suvirinimo specifikacija priklauso nuo suvirinamų komponentų ir naudojamos suvirinimo įrangos. Suvirinimo parametrų reguliavimas priklauso nuo detalės dydžio ir standumo, ypač atstumo tarp suvirinimo galvutės kontakto taško ir suvirinimo jungties. Suvirinimo galimybes riboja plastikinis' gebėjimas perduoti ultragarso vibraciją (ir dalys nėra pažeistos).
1 dažnis
Dažniausiai ultragarsui naudojami dažniai yra 20, 30 ir 40 kHz, o puskristaliniams plastikams - 15 kHz. 20 kHz yra dažniausiai naudojamas ultragarso dažnis, nes amplitudę ir galią, reikalingą termoplastikams lydyti tokiu dažniu, pasiekti lengva, tačiau tai gali sukelti daug mechaninių virpesių, kuriuos sunku valdyti, o įrankis tampa labai didelis. Didesnis dažnis (40 kHz), sukeliantis mažiau vibracijos, yra įmanomas ir paprastai naudojamas suvirinant inžinerinius plastikus ir armuotus polimerus. Aukšto dažnio suvirinimo įrangos privalumai: žemas triukšmas, mažų dalių dydis, patobulinta detalių apsauga (dėl ciklinio įtempio mažinimo ir neselektyvaus jungties sąsajos išorinio paviršiaus kaitinimo), patobulinta mechaninė energijos kontrolė, mažesnis suvirinimo slėgis ir greitesnis apdorojimo greitis. Trūkumas yra tas, kad sunku atlikti toli lauko suvirinimą dėl mažo detalių dydžio, sumažėjusios galios ir sumažėjusios amplitudės. Aukštesnio dažnio ultragarso suvirinimo aparatai paprastai naudojami suvirinant mažas, tiksliąsias detales (pvz., Elektrinius jungiklius) ir dalis, kurioms reikalingas mažesnis medžiagų skaidymas. 15 kHz suvirintojas gali greitai suvirinti daugumą termoplastikų, daugeliu atvejų medžiaga mažiau sugenda nei 20 kHz suvirintojas. Dalys, kurias vos galima suvirinti 20 kHz dažniu (ypač tas, kurios pagamintos iš aukštos kokybės gumos ir plastiko technologijos ir įrangos), gali būti veiksmingai suvirintos 15 kHz dažniu. Žemesniais dažniais suvirinimo galvutė turi ilgesnį rezonanso ilgį ir gali būti didesnė visais matmenimis. Kitas svarbus 15 kHz naudojimo pranašumas yra tas, kad palyginus su aukštesnių dažnių naudojimu, tai labai sumažina ultragarso bangų slopinimą plastikuose, leidžiant suvirinti minkštesnę plastiką ir didesnius tolimo lauko atstumus.
2 amplitudė
Sėkmingas suvirinimas priklauso nuo tinkamos suvirinimo galvutės galo amplitudės. Visų ragų / suvirinimo galvučių deriniams amplitudė yra fiksuota. Pasirinkite medžiagą, kuri bus suvirinta, kad gautumėte tinkamą lydymosi laipsnį. Paprastai tariant, puskristaliniams plastikams reikia daugiau energijos nei nekristaliniams, todėl jiems reikalinga didesnė antgalio galo amplitudė. Šiuolaikinių ultragarsinių suvirinimo aparatų proceso valdymas leidžia laipsniuoti. Didelė amplitudė naudojama tirpimui pradėti, o maža - išlydytos medžiagos klampai kontroliuoti. Padidinus amplitudę, pagerės šlyties sąnario konstrukcijos dalies suvirinimo kokybė. Užpakalinėms jungtims, didėjant amplitudei, pagerėja suvirinimo kokybė ir sumažėja suvirinimo laikas. Suvirinant ultragarsu su energijos kreipiančiaisiais strypais, vidutinė šilumos nuostolių norma (Qavg) priklauso nuo sudėtinių nuostolių modulio (Eʺ), dažnio (ω) ir veikiančiosios įtempio (ε 0): Qavg=ωε 02 Eʺ / 2
Termoplastikų sudėtinis nuostolių modulis yra glaudžiai susijęs su temperatūra. Pasiekus lydymosi temperatūrą arba stiklėjimo temperatūrą, nuostolių modulis padidėja ir daugiau energijos paverčiama šiluma. Pradėjus kaitinti, temperatūra suvirinimo sąsajoje staigiai pakyla (iki 1 000 ℃ / s). Veikianti įtampa yra proporcinga suvirinimo galvutės amplitudei, todėl keičiant amplitudę galima valdyti suvirinimo sąsajos kaitinimą. Amplitudė yra svarbus parametras, valdantis termoplastinio ekstruzijos srautą. Kai amplitudė yra didelė, suvirinimo sąsajos kaitinimo greitis yra didesnis, temperatūra pakyla, o išlydyta medžiaga teka greičiau, dėl ko padidėja molekulinė orientacija, didelis blyksnių skaičius ir mažesnė suvirinimo jėga. Norint pradėti tirpti, reikalinga didelė amplitudė. Per maža amplitudė lydosi netolygiai ir per anksti lydosi. Padidinus amplitudę, termoplastikoje sunaudojamas didesnis vibracijos energijos kiekis, o virinamos dalys patiria didesnį įtempimą. Kai amplitudė pastovi per visą suvirinimo ciklą, paprastai naudojama didžiausia amplitudė, kuri nepadarys pernelyg didelės žalos suvirinamoms dalims. Kristalinių plastikų, tokių kaip polietilenas ir polipropilenas, amplitudės poveikis yra daug didesnis nei nekristalinių plastikų, tokių kaip ABS ir polistirenas. Taip gali nutikti dėl to, kad reikia daugiau energijos lydyti ir suvirinti kristalinius plastikus. Amplitudę galima reguliuoti mechaniškai (keičiant ragą ar suvirinimo galvutę) arba elektriniu būdu (keičiant keitiklio tiekiamą įtampą). Praktiškai taikant didesnę amplitudės reguliavimą atliekamas mechaninis metodas, o smulkesniame - elektrinis. Aukštos lydymosi temperatūros medžiagoms, tolimojo lauko suvirinimo siūlėms ir puskristaliniams plastikams paprastai reikia didesnės amplitudės nei nekristaliniams plastikams ir artimojo lauko suvirinimo siūlėms. Tipiškas amorfinių plastikų bendras amplitudės diapazonas yra 30–100 μm, o kristalinių - 60–125 μm. Pagal amplitudės profilį galima pasiekti gerą lydalo srautą ir nuolatinį aukštą suvirinimo stiprumą. Derinant amplitudės ir jėgos lygius, tirpimui pradėti naudojama didelė amplitudė ir jėga, o tada amplitudė ir jėga mažėja, kad sumažėtų molekulinė orientacija išilgai suvirinimo linijos.
3 Suvirinimo laikas
Suvirinimo laikas yra laikas, kai taikoma vibracija. Kiekvienai paskirčiai tinkamas suvirinimo laikas nustatomas eksperimentu. Padidinus suvirinimo laiką, suvirinimo stipris padidės, kol bus pasiektas optimalus laikas. Tolesnis suvirinimo trukmės padidėjimas sumažins suvirinimo galią arba tik šiek tiek padidins stiprumą, tuo pačiu padidins suvirinimo pliūpsnį ir padidins dalinio įdubimo galimybę. Svarbu vengti pervirinimo, nes tai sukels pernelyg didelę blykstę, kurią reikia apkirpti, o tai gali pabloginti suvirinimo kokybę ir sudaryti sandarias dalis. Suvirinimo galvutė gali subraižyti paviršių. Ilgesniam suvirinimo laikui tirpimas ir lūžiai taip pat gali atsirasti toli nuo jungties srities, ypač ties skylėmis, suvirinimo linijomis ir aštrais kampais formuotoje dalyje.
4 Laikymo laikas
Laikymo slėgio laikas nurodo nominalų detalių sujungimo ir sukietėjimo laiką po virinimo be vibracijos. Daugeliu atvejų tai nėra kritinis parametras, paprastai pakanka 0,3 ~ 0,5 s, nebent vidinę apkrovą lengva išardyti suvirintą dalį (pvz., Spiralinę spyruoklę, suspaustą prieš suvirinant).
5 slėgis
Suvirinimo slėgis suteikia statinę jėgą, reikalingą sukabinti tarp suvirinimo galvutės ir detalės, kad vibracija būtų perduota į dalį. Kai išlydyta medžiaga sujungime sukietėja per suvirinimo ciklo slėgio palaikymo fazę, ta pati statinė apkrova užtikrina dalių integraciją. Norint gerai suvirinti, būtina nustatyti optimalų slėgį. Jei slėgis yra per mažas, dėl to energijos srautas prastai arba nepakankamai ištirps, o tai sukels nereikalingus ilgus suvirinimo ciklus. Padidinus suvirinimo slėgį, sutrumpės suvirinimo laikas, reikalingas tam pačiam poslinkiui pasiekti. Jei slėgis yra per didelis, tai sukels molekulinę orientaciją išilgai srauto krypties ir sumažins suvirinimo siūlės stiprumą, o tai gali sukelti dalies įdubimą. Kraštutiniais atvejais, jei slėgis yra per didelis, palyginti su suvirinimo galvutės galo amplitude, jis gali perkrauti ir sustabdyti suvirinimo galvutę. Suvirinant ultragarsu, didelei amplitudei reikia mažo slėgio, o mažai amplitudei - didelio slėgio. Didėjant amplitudei, priimtinas slėgio diapazonas siaurėja. Todėl svarbiausia, norint didelės amplitudės, rasti geriausią slėgį. Dauguma ultragarso suvirinimo atliekami esant pastoviam slėgiui arba pastoviai jėgai. Kai kuriems prietaisams jėga gali būti pakeista ciklo metu, tai yra, atliekamas jėgos profiliavimas, o suvirinimo jėga sumažinama naudojant ultragarso energiją. Suvirinimo slėgis arba jėga, krentanti suvirinimo ciklo pabaigoje, sumažina iš jungties išspaustos medžiagos kiekį, prailgina difuzijos laiką tarp molekulių, sumažina molekulinę orientaciją ir padidina siūlės stiprumą. Medžiagoms, kurių klampumas mažesnis, panašus į poliamidą, tai gali labai padidinti suvirinimo stiprumą.
6 Suvirinimo režimas
Suvirinimas pagal laiką vadinamas atviros kilpos procesu. Suvirinamos dalys surenkamos į tvirtinimo elementą, kol suvirinimo galvutė nenusileidžia ir neliečia. Tada ultragarso banga veikia komponentą nustatytą laiką, paprastai nuo 0,2 iki 1 s. Šio proceso metu nepavyko suvirinti. Sėkmingas suvirinimas yra ideali situacija, darant prielaidą, kad fiksuotas suvirinimo laikas priverčia fiksuotą energijos kiekį veikti jungtį, o tai lemia kontroliuojamą lydymosi kiekį. Tiesą sakant, absorbuota galia išlaikant amplitudę nuo vieno ciklo iki kito nėra vienoda. Taip yra dėl daugelio veiksnių (pavyzdžiui, tinkamumas tarp dviejų dalių). Kadangi energija keičiasi priklausomai nuo galios ir laiko, o laikas yra fiksuotas, pritaikyta energija keisis iš vienos dalies į kitą. Masinei gamybai, kur svarbu nuoseklumas, tai akivaizdžiai nepageidautina. Energinis suvirinimas yra uždaro ciklo procesas su grįžtamojo ryšio valdymu. Ultragarso mašinų programinė įranga išmatuoja sugertą galią ir sureguliuoja apdorojimo laiką, kad į jungtį patektų reikalingos energijos. Šio proceso prielaida yra ta, kad jei kiekvienos siūlės suvartojama energija yra vienoda, išlydytos medžiagos kiekis jungtyje kiekvieną kartą yra vienodas. Tačiau iš tikrųjų situacija yra ta, kad suvirinimo komplekte ir ypač suvirinimo galvutės ir detalės sąsajoje yra energijos nuostoliai. Dėl to kai kurios dalys gali gauti daugiau energijos nei kitos, o tai gali sukelti nevienodą suvirinimo galią. Suvirinimas pagal atstumą leidžia sujungti dalis tam tikru suvirinimo gyliu. Šis veikimo režimas nepriklauso nuo laiko, sugertos energijos ar galios ir kompensuoja bet kokius matmenų nuokrypius išlietoje dalyje, taip geriausiai užtikrinant, kad jungtyje kaskart ištirptų tas pats plastiko kiekis. Siekiant kontroliuoti kokybę, gali būti nustatyta energijos ar laiko, sunaudojamo suvirinant siūles, riba
