Παράμετροι διαδικασίας συγκόλλησης με υπερήχους
Οι κύριες παράμετροι της διαδικασίας συγκόλλησης με υπερήχους είναι: πλάτος, χρόνος συγκόλλησης, χρόνος πίεσης συγκράτησης, πίεση συγκόλλησης, συχνότητα κ.λπ. Η καλύτερη προδιαγραφή συγκόλλησης εξαρτάται από τα εξαρτήματα που θα συγκολληθούν και τον εξοπλισμό συγκόλλησης που χρησιμοποιείται. Η προσαρμογή των παραμέτρων συγκόλλησης εξαρτάται από το μέγεθος και την ακαμψία του εξαρτήματος, ειδικά από την απόσταση μεταξύ του σημείου επαφής της κεφαλής συγκόλλησης και της άρθρωσης συγκόλλησης. Η ικανότητα συγκόλλησης περιορίζεται από την ικανότητα του πλαστικού&# 39 να μεταδίδει δονήσεις υπερήχων (και τα μέρη δεν έχουν υποστεί ζημιά).
1 συχνότητα
Συχνά χρησιμοποιούμενες συχνότητες για υπερήχους είναι 20, 30 και 40 kHz, και 15 kHz χρησιμοποιείται συχνά για ημι-κρυσταλλικά πλαστικά. Τα 20 kHz είναι η συχνότερα χρησιμοποιούμενη συχνότητα υπερήχων, επειδή το εύρος και η ισχύς που απαιτούνται για την τήξη των θερμοπλαστικών σε αυτήν τη συχνότητα είναι εύκολα προσβάσιμα, αλλά μπορεί να δημιουργήσει πολλές μηχανικές δονήσεις που είναι δύσκολο να ελεγχθούν και το εργαλείο γίνεται πολύ μεγάλο. Είναι εφικτή μια υψηλότερη συχνότητα (40 kHz) που παράγει λιγότερους κραδασμούς και χρησιμοποιείται γενικά για συγκόλληση πλαστικών και ενισχυμένων πολυμερών. Τα πλεονεκτήματα του εξοπλισμού συγκόλλησης υψηλής συχνότητας περιλαμβάνουν: χαμηλό θόρυβο, μέγεθος μικρών εξαρτημάτων, βελτιωμένη προστασία εξαρτήματος (λόγω της μείωσης της κυκλικής τάσης και της μη επιλεκτικής θέρμανσης της εξωτερικής περιοχής της διασύνδεσης άρθρωσης), βελτιωμένος έλεγχος μηχανικής ενέργειας, χαμηλότερη πίεση συγκόλλησης και ταχύτερη ταχύτητα επεξεργασίας. Το μειονέκτημα είναι ότι είναι δύσκολο να πραγματοποιηθεί συγκόλληση σε μακρινά πεδία λόγω του μικρού μεγέθους των μερών, της μειωμένης ισχύος και του μειωμένου πλάτους. Οι μηχανές συγκόλλησης υπερήχων υψηλότερης συχνότητας χρησιμοποιούνται συνήθως για τη συγκόλληση μικρών εξαρτημάτων ακριβείας (όπως ηλεκτρικοί διακόπτες) και εξαρτημάτων που απαιτούν λιγότερη υποβάθμιση υλικού. Ο συγκολλητής 15 kHz μπορεί γρήγορα να συγκολλήσει τα περισσότερα θερμοπλαστικά, στις περισσότερες περιπτώσεις, λιγότερη υποβάθμιση υλικού από τον συγκολλητή 20 kHz. Μέρη που μπορούν να συγκολληθούν μόλις με 20 kHz (ειδικά εκείνα που κατασκευάζονται από υψηλής απόδοσης τεχνολογία και εξοπλισμό από καουτσούκ και πλαστικό) μπορούν να συγκολληθούν αποτελεσματικά με 15 kHz. Σε χαμηλότερες συχνότητες, η κεφαλή συγκόλλησης έχει μεγαλύτερο μήκος συντονισμού και μπορεί να γίνει μεγαλύτερη σε όλες τις διαστάσεις. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της χρήσης 15 kHz είναι ότι σε σύγκριση με τη χρήση υψηλότερων συχνοτήτων, μειώνει σημαντικά την εξασθένιση των υπερηχητικών κυμάτων στα πλαστικά, επιτρέποντας τη συγκόλληση πιο μαλακών πλαστικών και μεγαλύτερων αποστάσεων πεδίου.
2 πλάτος
Η επιτυχής συγκόλληση εξαρτάται από το κατάλληλο πλάτος του άκρου της κεφαλής συγκόλλησης. Για όλους τους συνδυασμούς κεφαλής κόρνας / συγκόλλησης, το πλάτος είναι σταθερό. Επιλέξτε το πλάτος σύμφωνα με το υλικό που θα συγκολληθεί για να αποκτήσετε τον κατάλληλο βαθμό τήξης. Γενικά, τα ημι-κρυσταλλικά πλαστικά απαιτούν περισσότερη ενέργεια από τα μη κρυσταλλικά πλαστικά, και επομένως απαιτούν μεγαλύτερο πλάτος του άκρου. Ο έλεγχος της διαδικασίας σε σύγχρονες μηχανές συγκόλλησης με υπερήχους επιτρέπει τη διαβάθμιση. Το υψηλό πλάτος χρησιμοποιείται για να αρχίσει να λιώνει και το χαμηλό πλάτος χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του ιξώδους του τηγμένου υλικού. Η αύξηση του πλάτους θα βελτιώσει την ποιότητα συγκόλλησης του τμήματος σχεδίασης της διάτμησης. Για τις αρθρώσεις, καθώς αυξάνεται το πλάτος, η ποιότητα συγκόλλησης βελτιώνεται και ο χρόνος συγκόλλησης μειώνεται. Στην υπερηχητική συγκόλληση με ράβδους οδηγού ενέργειας, ο μέσος ρυθμός απώλειας θερμότητας (Qavg) εξαρτάται από τον συντελεστή απώλειας σύνθετου (Eʺ), τη συχνότητα (ω) και την ενεργό καταπόνηση (ε 0) του υλικού: Qavg=ωε 02 Eʺ / 2
Ο συντελεστής απώλειας σύνθετων θερμοπλαστικών σχετίζεται στενά με τη θερμοκρασία. Όταν επιτευχθεί το σημείο τήξης ή η θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού, ο συντελεστής απώλειας αυξάνεται και περισσότερη ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα. Μετά την έναρξη της θέρμανσης, η θερμοκρασία στη διεπαφή συγκόλλησης αυξάνεται απότομα (έως 1 000 ℃ / s). Το ενεργό στέλεχος είναι ανάλογο με το πλάτος της κεφαλής συγκόλλησης, επομένως η θέρμανση της διεπαφής συγκόλλησης μπορεί να ελεγχθεί αλλάζοντας το πλάτος. Το πλάτος είναι μια σημαντική παράμετρος που ελέγχει το ρυθμό ροής της θερμοπλαστικής εξώθησης. Όταν το πλάτος είναι υψηλό, η ταχύτητα θέρμανσης της διεπαφής συγκόλλησης είναι υψηλότερη, η θερμοκρασία αυξάνεται και το λειωμένο υλικό ρέει γρηγορότερα, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του μοριακού προσανατολισμού, μεγάλο αριθμό αναλαμπών και χαμηλότερη ισχύ συγκόλλησης. Απαιτείται μεγάλο εύρος για να ξεκινήσει η τήξη. Πολύ χαμηλό εύρος παράγει άνιση τήξη και πρόωρη τήξη. Όταν το πλάτος αυξάνεται, καταναλώνεται μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας δόνησης στο θερμοπλαστικό και τα προς συγκόλληση μέρη υπόκεινται σε μεγαλύτερη πίεση. Όταν το πλάτος είναι σταθερό καθ 'όλη τη διάρκεια του κύκλου συγκόλλησης, χρησιμοποιείται συνήθως το υψηλότερο πλάτος που δεν θα προκαλέσει υπερβολική ζημιά στα προς συγκόλληση μέρη. Για κρυσταλλικά πλαστικά όπως πολυαιθυλένιο και πολυπροπυλένιο, η επίδραση του πλάτους είναι πολύ μεγαλύτερη από ό, τι για τα μη κρυσταλλικά πλαστικά όπως το ABS και το πολυστυρόλιο. Αυτό μπορεί να οφείλεται στην ανάγκη περισσότερης ενέργειας για τήξη και συγκόλληση κρυσταλλικών πλαστικών. Το πλάτος μπορεί να ρυθμιστεί μηχανικά (αλλάζοντας την κόρνα ή την κεφαλή συγκόλλησης) ή ηλεκτρικά (αλλάζοντας την τάση που παρέχεται στον μετατροπέα). Στην πράξη, η ρύθμιση του μεγαλύτερου πλάτους υιοθετεί μια μηχανική μέθοδο και το λεπτότερο χρησιμοποιεί μια ηλεκτρική μέθοδο. Υλικά υψηλού σημείου τήξεως, συγκολλήσεις μακρινών πεδίων και ημι-κρυσταλλικά πλαστικά απαιτούν γενικά μεγαλύτερο πλάτος από τα μη κρυσταλλικά πλαστικά και συγκολλήσεις κοντά στο πεδίο. Το τυπικό εύρος συνολικού πλάτους των άμορφων πλαστικών είναι 30-100 μm, ενώ το εύρος των κρυσταλλικών πλαστικών είναι 60-125 μm. Το προφίλ πλάτους μπορεί να επιτύχει καλή ροή τήγματος και σταθερή υψηλή αντοχή συγκόλλησης. Για συνδυασμένα επίπεδα πλάτους και δύναμης, χρησιμοποιείται υψηλό πλάτος και δύναμη για να αρχίσει η τήξη, και στη συνέχεια το πλάτος και η δύναμη μειώνονται για τη μείωση του μοριακού προσανατολισμού κατά μήκος της γραμμής συγκόλλησης.
3 Χρόνος συγκόλλησης
Ο χρόνος συγκόλλησης είναι ο χρόνος που εφαρμόζεται η δόνηση. Ο κατάλληλος χρόνος συγκόλλησης για κάθε εφαρμογή καθορίζεται με πείραμα. Η αύξηση του χρόνου συγκόλλησης θα αυξήσει την ισχύ της συγκόλλησης έως ότου επιτευχθεί ο βέλτιστος χρόνος. Μια περαιτέρω αύξηση του χρόνου συγκόλλησης θα οδηγήσει σε μείωση της αντοχής συγκόλλησης ή μόνο μια μικρή αύξηση της αντοχής, ενώ ταυτόχρονα θα αυξήσει το φλας συγκόλλησης και θα αυξήσει την πιθανότητα εγκοπής εξαρτήματος. Είναι σημαντικό να αποφύγετε την υπερβολική συγκόλληση, καθώς θα παράγει υπερβολικό φλας που πρέπει να κοπεί, γεγονός που μπορεί να μειώσει την ποιότητα της συγκόλλησης και να δημιουργήσει διαρροές στα μέρη που πρέπει να σφραγιστούν. Η κεφαλή συγκόλλησης μπορεί να γρατσουνίσει την επιφάνεια. Για μεγαλύτερους χρόνους συγκόλλησης, τήξη και θραύση μπορεί επίσης να συμβεί σε μέρη μακριά από την περιοχή της άρθρωσης, ειδικά στις οπές, τις γραμμές συγκόλλησης και τις αιχμηρές γωνίες στο χυτευμένο τμήμα.
4 Χρόνος κράτησης
Ο χρόνος πίεσης συγκράτησης αναφέρεται στον ονομαστικό χρόνο για τα μέρη που συνδυάζονται και στερεοποιούνται υπό πίεση χωρίς κραδασμούς μετά τη συγκόλληση. Στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν είναι κρίσιμη παράμετρος, 0,3 ~ 0,5 s είναι γενικά επαρκής, εκτός εάν το εσωτερικό φορτίο είναι εύκολο να αποσυναρμολογηθεί το συγκολλημένο μέρος (όπως ένα ελατήριο πηνίου συμπιεσμένο πριν από τη συγκόλληση).
5 πίεση
Η πίεση συγκόλλησης παρέχει τη στατική δύναμη που απαιτείται για τη σύζευξη μεταξύ της κεφαλής συγκόλλησης και του εξαρτήματος έτσι ώστε οι κραδασμοί να μπορούν να μεταδοθούν στο τμήμα. Όταν το λειωμένο υλικό στον σύνδεσμο στερεοποιείται κατά τη φάση συγκράτησης πίεσης του κύκλου συγκόλλησης, το ίδιο στατικό φορτίο διασφαλίζει ότι τα μέρη είναι ενσωματωμένα. Ο προσδιορισμός της βέλτιστης πίεσης είναι απαραίτητος για την καλή συγκόλληση. Εάν η πίεση είναι πολύ χαμηλή, θα προκαλέσει κακή ή ανεπαρκή ροή τήγματος κατά τη μεταφορά ενέργειας, οδηγώντας σε περιττούς μεγάλους κύκλους συγκόλλησης. Η αύξηση της πίεσης συγκόλλησης θα μειώσει το χρόνο συγκόλλησης που απαιτείται για την επίτευξη της ίδιας μετατόπισης. Εάν η πίεση είναι πολύ υψηλή, θα προκαλέσει μοριακό προσανατολισμό κατά την κατεύθυνση ροής και θα μειώσει την αντοχή της συγκόλλησης, η οποία μπορεί να προκαλέσει τμηματική εσοχή. Σε ακραίες περιπτώσεις, εάν η πίεση είναι πολύ υψηλή σε σχέση με το πλάτος του άκρου της κεφαλής συγκόλλησης, ενδέχεται να υπερφορτωθεί και να σταματήσει η κεφαλή συγκόλλησης. Στην υπερηχητική συγκόλληση, το υψηλό πλάτος απαιτεί χαμηλή πίεση και το χαμηλό πλάτος απαιτεί υψηλή πίεση. Καθώς αυξάνεται το πλάτος, το αποδεκτό εύρος πίεσης περιορίζεται. Επομένως, το πιο σημαντικό πράγμα για μεγάλο εύρος είναι να βρούμε την καλύτερη πίεση. Οι περισσότερες υπερηχητικές συγκολλήσεις πραγματοποιούνται υπό σταθερή πίεση ή σταθερή δύναμη. Για ορισμένες συσκευές, η δύναμη μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια του κύκλου, δηλαδή, εκτελείται προφίλ δύναμης και η δύναμη συγκόλλησης μειώνεται κατά την εφαρμογή της ενέργειας υπερήχων στο τμήμα. Η πίεση ή η δύναμη συγκόλλησης που πέφτει στο τέλος του κύκλου συγκόλλησης μειώνει την ποσότητα υλικού που εξωθείται από τον σύνδεσμο, παρατείνει το χρόνο διάχυσης μεταξύ των μορίων, μειώνει τον μοριακό προσανατολισμό και αυξάνει την ισχύ της συγκόλλησης. Για υλικά με χαμηλότερο ιξώδες παρόμοιο με το πολυαμίδιο, αυτό μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αντοχή συγκόλλησης.
6 Λειτουργία συγκόλλησης
Η συγκόλληση με το χρόνο ονομάζεται διαδικασία ανοιχτού βρόχου. Τα μέρη που πρόκειται να συγκολληθούν συναρμολογούνται στο εξάρτημα πριν πέσει και αγγίξει η κεφαλή συγκόλλησης. Στη συνέχεια, το υπερηχητικό κύμα δρα στο εξάρτημα για σταθερό χρονικό διάστημα, συνήθως 0,2 έως 1 s. Δεν σημειώθηκε επιτυχής συγκόλληση κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Η επιτυχής συγκόλληση είναι μια ιδανική κατάσταση υπό την προϋπόθεση ότι ένας σταθερός χρόνος συγκόλλησης προκαλεί μια σταθερή ποσότητα ενέργειας να ενεργεί στην άρθρωση, με αποτέλεσμα μια ελεγχόμενη ποσότητα τήξης. Στην πραγματικότητα, η ισχύς που απορροφάται διατηρώντας το πλάτος από τον ένα κύκλο στον άλλο δεν είναι η ίδια. Αυτό οφείλεται σε πολλούς παράγοντες (όπως η εφαρμογή μεταξύ δύο μερών). Επειδή η ενέργεια αλλάζει με τη δύναμη και τον χρόνο και ο χρόνος είναι σταθερός, η εφαρμοζόμενη ενέργεια θα αλλάξει από το ένα μέρος στο άλλο. Για τη μαζική παραγωγή όπου η συνέπεια είναι σημαντική, αυτό είναι σαφώς ανεπιθύμητο. Η ενεργειακή συγκόλληση είναι μια διαδικασία κλειστού βρόχου με έλεγχο ανατροφοδότησης. Το λογισμικό μηχανών υπερήχων μετρά την απορροφούμενη ισχύ και προσαρμόζει το χρόνο επεξεργασίας για να παραδώσει την απαιτούμενη εισροή ενέργειας στον σύνδεσμο. Η υπόθεση αυτής της διαδικασίας είναι ότι εάν η ενέργεια που καταναλώνεται από κάθε συγκόλληση είναι η ίδια, η ποσότητα του λειωμένου υλικού στον σύνδεσμο είναι η ίδια κάθε φορά. Ωστόσο, η πραγματική κατάσταση είναι ότι υπάρχει απώλεια ενέργειας στο κιτ συγκόλλησης και ειδικά στη διεπαφή μεταξύ της κεφαλής συγκόλλησης και του εξαρτήματος. Ως αποτέλεσμα, ορισμένα μέρη ενδέχεται να λαμβάνουν περισσότερη ενέργεια από άλλα, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει ασυνεπή αντοχή συγκόλλησης. Η συγκόλληση από απόσταση επιτρέπει την ένωση των μερών σε συγκεκριμένο βάθος συγκόλλησης. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας δεν εξαρτάται από το χρόνο, την απορροφούμενη ενέργεια ή την ισχύ και αντισταθμίζει τυχόν διαστατικές αποκλίσεις στο χυτευμένο τμήμα, διασφαλίζοντας έτσι καλύτερα την ίδια ποσότητα πλαστικού να λιώνει κάθε φορά στην άρθρωση. Για τον έλεγχο της ποιότητας, μπορεί να οριστεί ένα όριο για την ενέργεια ή το χρόνο που χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση της συγκόλλησης
