Ultragarsinio suvirinimo proceso parametrai
Pagrindiniai ultragarsinio suvirinimo proceso parametrai yra šie: amplitudė, suvirinimo laikas, laikymo slėgio laikas, suvirinimo slėgis, dažnis ir kt. Geriausios suvirinimo specifikacijos priklauso nuo suvirinamų dalių ir naudojamos suvirinimo įrangos. Suvirinimo parametrų nustatymas priklauso nuo detalės dydžio ir tvirtumo, ypač atstumo tarp suvirinimo galvutės kontakto taško ir suvirinimo jungties. Suvirinimo galimybes riboja plastiko galimybė perduoti ultragarso vibracijas (o dalys nėra pažeistos).
1. Dažnis
Dažniausiai ultragarsu naudojami dažniai yra 20, 30 ir 40 kHz, o pusiau kristaliniams plastikams - 15 kHz. 20 kHz yra dažniausiai naudojamas ultragarso dažnis, nes lengva gauti amplitudę ir galią, reikalingą termoplastikams išlydyti tokiu dažniu, tačiau jis 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 yra šie: mažas triukšmas, mažas detalių dydis, patobulinta detalių apsauga (dėl sumažėjusio ciklinio įtempio ir neselektyvaus jungties sąsajos išorinio paviršiaus šildymo), patobulinta mechaninės energijos kontrolė, sumažintas suvirinimo slėgis ir apdorojimo greitis yra greitesnis. Trūkumas yra tas, kad sunku atlikti toli lauko suvirinimą dėl mažo dalių dydžio, sumažėjusios galios ir sumažėjusios amplitudės. Aukšto dažnio ultragarso suvirinimo aparatai paprastai naudojami suvirinti mažas tikslias detales (pvz., Elektrinius jungiklius) ir dalis, kurioms reikalingas mažesnis medžiagų skaidymas. 15 kHz suvirintojas gali greitai suvirinti daugumą termoplastikų, ir daugeliu atvejų medžiagos skilimas nėra toks geras kaip 20 kHz suvirintojo. Dalys, kurias sunku suvirinti esant 20 kHz dažniui (ypač dalys, pagamintos iš aukštos kokybės gumos ir plastiko technologijos ir įrangos), gali būti suvirintos 15 kHz efektyvumu. Žemesniais dažniais rezonansinis suvirinimo galvutės ilgis yra ilgesnis, ir jį galima padaryti didesniu visais dydžiais. Kitas svarbus 15 kHz naudojimo pranašumas yra tas, kad palyginus su aukštesnių dažnių naudojimu, tai gali labai sumažinti ultragarso bangų slopinimą plastikuose, kad būtų galima suvirinti minkštesnę plastiką ir pasiekti didesnį tolimojo lauko atstumą.
2. Rėmeliai
Suvirinimo sėkmė priklauso nuo tinkamos suvirinimo galvutės galo amplitudės. Visų ragų / suvirinimo galvučių deriniams amplitudė yra fiksuota. Pasirinkite amplitudę pagal suvirinimo medžiagą, kad gautumėte tinkamą lydymosi laipsnį. Paprastai tariant, puskristaliniams plastikams reikia daugiau energijos nei nekristaliniams, todėl reikia didesnės antgalio amplitudės. Šiuolaikinių ultragarsinių suvirinimo aparatų proceso valdymas leidžia klasifikuoti. Didelė amplitudė naudojama tirpimui pradėti, o maža - išlydytos medžiagos klampai reguliuoti. Padidėjus, pagerės šlyties sąnario konstrukcijos dalių suvirinimo kokybė. Užpakalinių jungčių atveju, didėjant amplitudei, pagerės suvirinimo kokybė ir sumažės suvirinimo laikas. Naudojant energijos kreipiantįjį strypą ultragarsiniam suvirinimui, vidutinė šilumos nuostolių norma (Qavg) priklauso nuo sudėtinio nuostolių modulio (Eʺ), dažnio (ω) ir veikiančios medžiagos deformacijos (ε0): Qavg=ωε02Eʺ / 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, suvirinimo sąsajos temperatūra smarkiai pakyla (iki 1000 ° C / s). Pritaikyta įtampa yra proporcinga suvirintos jungties amplitudei, todėl suvirintos sąsajos įšilimą galima valdyti keičiant amplitudę. Amplitudė yra svarbus parametras kontroliuojant termoplastinio ekstruzijos srautą. Kai amplitudė yra didelė, suvirinimo sąsajos kaitinimo greitis tampa didesnis, temperatūra pakyla, o išlydytos medžiagos srautas pagreitėja, dėl ko padidėja molekulinė orientacija, padidėja blykstė ir sumažėja suvirinimo stiprumas. Norint pradėti tirpti, būtina didelė amplitudė. Per maža amplitudė lydys netolygiai ir priešlaikinis lydalo sukietėjimas. Padidėjus amplitudei, termoplastinė medžiaga sunaudos daugiau vibracijos energijos, o suvirinamos dalys patirs didesnį įtempimą. Kai amplitudė lieka pastovi per visą suvirinimo ciklą, paprastai naudojama didžiausia amplitudė, kuri nepadarys pernelyg didelės žalos suvirintoms dalims. Kristalinių plastikų, tokių kaip polietilenas ir polipropilenas, amplitudės poveikis yra daug didesnis nei amorfinių plastikų, tokių kaip ABS ir polistirenas. Taip gali nutikti todėl, kad kristalinio plastiko lydymas ir suvirinimas reikalauja daugiau energijos. Amplitudę galima reguliuoti mechaniškai (keičiant ragą ar suvirinimo galvutę) arba elektriniu būdu (keičiant keitiklio tiekiamą įtampą). Tiesą sakant, didesniems reguliavimams naudojami mechaniniai metodai, o smulkiems - elektriniai. Aukštos lydymosi temperatūros medžiagoms, tolimojo lauko suvirinimui ir puskristaliniams plastikams paprastai reikalinga didesnė amplitudė nei amorfiniams plastikams ir artimojo lauko suvirinimui. Tipiškas amorfinių plastikų bendras amplitudės diapazonas yra 30–100 μm, o kristalinių plastikų - 60–125 μm. Amplitudės pasiskirstymas gali pasiekti gerą lydalo srautą ir nuolat aukštą. Amplitudės profilis gali pasiekti gerą lydalo srautą ir nuolat aukštą suvirinimo stiprumą. Norėdami gauti bendrą amplitudės ir jėgos lygį, naudokite didesnę amplitudę ir jėgą, kad pradėtumėte tirpti, tada sumažinkite amplitudę ir jėgą, kad sumažintumėte molekulinę orientaciją išilgai suvirinimo linijos.
3. Suvirinimo laikas
Suvirinimo laikas yra laikas, kai taikoma vibracija. Eksperimentuokite, kad nustatytumėte tinkamą kiekvieno suvirinimo laiką. Padidinus suvirinimo laiką, suvirinimo jėga padidės, kol bus pasiektas optimalus laikas. Tolesnis suvirinimo trukmės padidėjimas sumažins suvirinimo stiprumą arba tik šiek tiek padidins stiprumą, tuo pačiu padidins suvirinimo griovelius ir padidins dalies įdubimo galimybę. Vengti pervirinimo yra svarbu, nes tai sukuria pernelyg didelę blykstę, kurią reikia apkirpti, o tai gali pabloginti suvirinimo kokybę ir sukelti dalių, kurias reikia užsandarinti, nutekėjimą. Suvirinimo galvutė gali subraižyti paviršių. Ilgesniam suvirinimo laikui tirpimas ir lūžiai taip pat gali atsirasti toli nuo jungties srities, ypač skylėse, siūlėse ir aštriuose formuotų dalių kampuose.
4. Laikymo laikas
Laikymo laikas nurodo nominalų dalių suliejimo ir sukietėjimo laiką be vibracijos slėgio po suvirinimo. Daugeliu atvejų šis parametras nėra kritinis parametras. Nebent vidinę apkrovą lengva išardyti suvirintą dalį (pvz., Spiralinę spyruoklę, suspaustą prieš suvirinimą), paprastai pakanka 0,3–0,5 s.
5. Slėgis
Suvirinimo slėgis suteikia statinę jėgą, reikalingą sukabinti tarp suvirinimo galvutės ir detalės, todėl vibraciją galima perduoti daliai. Suvirinimo ciklo slėgio palaikymo etape, kai išlydyta jungties medžiaga sustingsta, ta pati statinė apkrova gali užtikrinti vientisą dalių sujungimą. Norint gerai suvirinti, būtina nustatyti optimalų slėgį. Jei slėgis yra per mažas, dėl to energijos srautas prastai arba nepakankamai ištirps, dėl to nereikalingi ilgi suvirinimo ciklai. 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 stiprumą, o tai gali sukelti detalės įdubimą. Kraštutiniais atvejais, jei slėgis yra per didelis, palyginti su suvirinimo galvutės galu, jis gali perkrauti suvirinimo galvutę ir sustoti. 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 ultragarsinio suvirinimo atliekami esant pastoviam slėgiui arba pastoviai jėgai. Kai kurios įrangos metu galite pakeisti jėgą ciklo metu, tai yra, atlikti jėgos profilio analizę ir sumažinti suvirinimo jėgą, kai dalis naudojama ultragarso energija. Sumažėjęs suvirinimo slėgis arba jėga suvirinimo ciklo pabaigoje sumažins iš jungties išspaustos medžiagos kiekį, prailgins difuzijos laiką tarp molekulių, sumažins molekulinę orientaciją ir padidins suvirinimo stiprumą. Medžiagoms, kurių klampumas mažesnis, panašus į poliamidą, tai gali labai padidinti suvirinimo stiprumą.
6. Suvirinimo metodas
Laiko suvirinimas vadinamas atviros kilpos procesu. Prieš numetant ir neliečiant suvirinimo galvutės, suvirinamos dalys surenkamos į armatūrą. Tada ultragarsas veiks tam tikrą laiką, paprastai nuo 0,2 iki 1 s. Šio proceso metu suvirinimas nebuvo sėkmingai atliktas. Darant prielaidą, kad dėl fiksuoto suvirinimo laiko fiksuotas energijos kiekis veikia sąnarį ir lemia kontroliuojamą lydymosi kiekį, sėkminga suvirinimas yra ideali situacija. 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 kinta priklausomai nuo galios ir laiko, o laikas yra fiksuotas, naudojama energija keičiasi 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 koreguoja apdorojimo laiką, kad sujungimams būtų tiekiama reikalinga energija. Šio proceso prielaida yra ta, kad jei kiekvieno suvirinimo metu suvartojama energija yra vienoda, kiekvienoje jungtyje išlydytos medžiagos kiekis yra vienodas. Tačiau reali situacija yra ta, kad suvirinimo komplekte yra energijos nuostoliai, ypač sąsajoje tarp suvirinimo galvutės ir detalės. Dėl to kai kurios dalys gali gauti daugiau energijos nei kitos, o tai gali sukelti nevienodą suvirinimo stiprumą. Suvirinimas pagal atstumą leidžia sujungti dalis tam tikru suvirinimo gyliu. Šis veikimo režimas nepriklauso nuo laiko, sugertos energijos ar galios ir gali kompensuoti bet kokius matmenų nuokrypius išlietos dalies, taip geriausiai užtikrindamas, kad jungtyje kaskart ištirps tas pats plastiko kiekis. Norint kontroliuoti kokybę, gali būti nustatyta energijos ar laiko, sunaudojamo suvirinant siūles, riba.
