Ultrahangos hegesztési folyamat paramétereinek beállítása
Az ultrahangos hegesztés folyamatparaméter-beállítása magában foglalja az ultrahangos hegesztési teljesítményt, az ultrahangos frekvenciát, az ultrahangos amplitúdót, az ultrahangos hegesztési nyomást, az ultrahangos hegesztési időt stb.
l. Az ultrahang gyakorisága
Az ultrahangos hegesztés üzemi frekvenciája általában 15-40 kHz, és az alacsony frekvenciára rosszul reagáló anyagokat, például a PvC, PE stb., Nagy frekvenciával lehet hegeszteni, ami csökkentheti az anyag károsodását. A nagyfrekvenciás ultrahangos energiaátadás koncentrált, és néhány kényes alkatrészhez nagyfrekvenciás ultrahangos hegesztés alkalmazható. Az ultrahangos hegesztés során az ultrahangos berendezés detuning jelenségét a terhelés változása okozza, ami erősebbé teszi a hegesztési szilárdságot. Általában a hegesztőgép működési frekvenciájának meghatározása után az akusztikai rendszert rezonanciában kell tartani.
A következő egyenlet leírhatja az ultrahang erejét:
P=µSnv=-2Aω / π=4usaf
A képletben P ultrahangos teljesítmény; F statikus nyomás; S forrasztási kötés területe; v relatív sebesség; Egy amplitúdó; µ súrlódási tényező; w a szögfrekvencia; f a rezgési frekvencia.
2. Ultrahangos amplitúdó
Nagyobb működési frekvencián és amplitúdóval történő hegesztés csökkentheti a hegesztési időt és javíthatja a munka hatékonyságát. Különböző anyagok esetén optimális hegesztési amplitúdó van, amint azt az 1. táblázat mutatja. Az ultrahangos hegesztés kicsi, 20 µm-es amplitúdóval rendelkezik. Általában 40µm amplitúdó használata ajánlott. Mivel a túl nagy amplitúdó gyakran fáradtságot és károsodást okoz az ultrahangos tápegységben, az ultrahangos amplitúdó követelmények összhangban vannak az ultrahangos tápegységgel.
1212.png
3. Ultrahangos hegesztési idő
A hegesztési idő arra az időre vonatkozik, amikor az ultrahangos energia kibocsátódik a hegesztési folyamat során. A hegesztési idő túl rövid, és az energia nem elegendő ahhoz, hogy megbízható hegesztési kötést hozzon létre. A hegesztési idő növekedésével a hegesztés több energiát képes felvenni, a hegesztési felület hőmérséklete nő, a hegesztési terület növekszik, és a hegesztési penetráció nő, így a hegesztési szilárdság megnő [22-24]. A túl hosszú hegesztési idő azonban a hegesztőanyag túlzott megolvadásához és több villanáshoz vezet. Ezeknek az olvadásoknak az áramlása a hegesztési területen irányított, ezért a túl nagy olvadékáram az erő csökkenését okozza. Ezenkívül a túl hosszú hegesztési idő miatt a hegesztés hőmérséklete túl magas lesz, ami a hegesztés égését és lebomlását okozza, hegesztési nyomokat okozva a hegesztés felületén, ami túlhegesztést eredményez és csökkenti a szilárdságot. A túl hosszú hegesztési idő és a túl sok energia miatt az olvadt réteg hőmérséklete túl magas lesz, elszíneződik, lebomlik és a hegesztett műanyag megreped; és a hegesztőél feszültsége koncentrálódik, és bemélyedés jelenik meg a hegesztési felületen. Ezért a nagyobb hegesztési szilárdság elérése érdekében megfelelő ultrahangos hegesztési időt kell választani, a túl rövid és túl hosszú a hegesztési szilárdság csökkenését okozza.
4. Ultrahangos hegesztési nyomás
Az ultrahangos hegesztési nyomás a hegesztőfej által a hegesztési folyamat során alkalmazott statikus nyomásra utal, és a statikus nyomás ultrahangos energiát juttat a hegesztésbe. Ultrahangos hegesztésnél, amikor a hegesztési idő rögzítve van, a nyomás a hegesztőfelülethez viszonyítva megfelelő érintkezést képez, ami nagyon kritikus tényező a szilárdság szempontjából. Egy bizonyos nyomástartományon belül a nyomás növekedésével nő a hegesztési szilárdság. Alacsony hegesztési nyomás esetén a hegesztés érintkezése nem jó, a súrlódási energiát nem lehet hatékonyan előállítani, és az ultrahang energiafelhasználási aránya alacsony. Alacsonyabb nyomás kevesebb olvadékot eredményez a hegesztett részben, ami lehetetlenné teszi a hatékony hegesztés kialakítását. Ha azonban a hegesztési nyomás túl magas, akkor az olvadék túl gyorsan áramlik, és az olvadék kiáramlik a hegesztőerőből, ami csökkenti a hegesztőfej kialakításához szükséges olvadék megszilárdulását és csökkenti a hegesztést erő. A túlzott erő túlzott súrlódást okoz, ami gyengíti a hegesztések közötti relatív súrlódási mozgást, túlzott terhelést okoz a hegesztőgépen, és megnehezíti a hegesztést. A hegesztési nyomás nagy hatással van a hegesztési szilárdságra a nejlon 66 ultrahangos hegesztése során. Kissé alacsonyabb hegesztési nyomás hatására a hegesztés vastagabb hőhatású zónát eredményezhet, amely több molekulaláncot, kristályszemcsét és szálat merőlegesen mozgat a hegesztési felülethez, és javítja a hegesztési szilárdságot. Ezek a hegesztett kötések 0,66 MPa hegesztési nyomás alatt vannak. A hegesztési szilárdság elérheti a 66 nylon 70% -át. A hegesztési nyomást a jobb hegesztési fok elérése érdekében össze kell hangolni a hegesztési idővel. Matsuoka [27] megállapította, hogy az üvegszállal erősített hőre lágyuló műanyagok esetében, ha a hegesztési amplitúdót állandóan tartják, a hegesztési nyomás növelése csökkentheti a hegesztési időt.
5. A kör hossza és a rögzített helyzet
Az ultrahangos hegesztés során a kör hossza és a rögzítési helyzet szintén befolyásolja a hegesztési szilárdságot. A körhossz növekedésével az egy kör tesztben a hegesztési szilárdság csökken. Ha a kör hossza megnő, az a hegesztő rész feszültségkoncentrációját okozza és csökkenti az erőt. Ezért a legjobb hegesztési szilárdság elérése érdekében rövidebb körhosszt kell megtervezni, és a kötés típusának megfelelő hosszúságot kell kiválasztani. Általában a kör hossza gyakran rögzített. A szilárdsági követelmények teljesítése érdekében a körízület rövid, a hegesztési terület kicsi és az erő nem elegendő; a körízület hosszabb, és ez anyagpazarlást okoz. Tervezze meg a kör hosszát. A legjobb hegesztési szilárdság eléréséhez változtassa meg a hegesztési paramétereket. Qiu és mtsai. megállapította, hogy azon az üllőn, ahol a hegesztés rögzítve van, a rögzítési pont és a hegesztési rész közötti távolság befolyásolja a hegesztési szilárdságot. A rövidebb távolság elősegíti a súrlódás által termelt hő fokozását, ami javíthatja a hegesztés szilárdságát. A tényleges gyártás során a hegesztő alkatrészeknek különböző formájuk van, és a rögzített rögzítő helyzet nem megfelelő. A hegesztő alkatrészeknek általában stabilnak kell lenniük a hegesztési folyamat során.
6. Ultrahangos hegesztési mélység
A hegesztési folyamat során, amikor a hegesztési helyzetben lévő anyag megolvad, a hegesztőfej helyzete tovább csökken, az olvadt anyag pedig a hegesztés végén diffundál és megszilárdul. A végső megszilárdult anyag vastagságát behatolási mélységnek nevezzük. Normál körülmények között a hegesztési folyamat szabályozható. A hegesztőfej lefelé tolása szabályozza a behatolási mélységet. A hegesztés erőssége nagy kapcsolatban van a hegesztett rész mikrostruktúrájával, amely szorosan összefügg az olvadt réteg vastagságával és a hegesztett rész hőmérsékletével a hegesztési folyamat során. A hegesztési nyomás vagy a hegesztési idő növelése növeli az anyag olvadását és áramlását a hegesztési folyamat során, ezáltal növelve a behatolási mélységet [29]. A megfelelő behatolás növelheti a hegesztési szilárdságot, de ha a behatolás túl nagy, gyakran hosszabb hegesztési időre van szükség, ami az anyag túlhegesztését okozza és csökkenti a szilárdságot. Nem számít, hogyan változtatja meg a hegesztési nyomást és az időt, igazolnia kell a megfelelő behatolási mélységet annak biztosítása érdekében, hogy a hegesztés nagyobb szilárdságot érjen el.
7. Az ultrahangos vezetősávok hatása
Az energiavezető bordákat a hegesztett részekre tervezték, amelyek koncentrálni tudják a hegesztési energiát, csökkentik a hegesztési időt, csökkentik a hegesztési rész feszültségkoncentrációját és javítják a hegesztési szilárdságot. A közös energiavezető bordák háromszög, téglalap és félkör alakúak. Az ultrahangos hegesztésnél a hegesztéshez gyakran a fenékízületeket és a lapösszekötéseket használják, és az energiavezető rudak kialakítása is eltérő. Mivel az energiavezető inak általában a hegesztés során koncentrálják a nyomást, és nagyobb rezgésfeszültségnek vannak kitéve, a hegesztési folyamat során az energia koncentrálódik és koncentrálódik az energiavezető rudakra. A nyomás hatására az energiavezető rudak először felmelegednek, megolvadnak és mindkét oldalra elmozdulnak. Áramlásbővítés [3o]. Liu és mtsai. azt jósolta, hogy a félkör alakú energiavezető bordákkal rendelkező alkatrészek hegesztése a legnagyobb hegesztési szilárdságú lehet, ha megfelelő hegesztési paraméterekkel hegesztenek [31]. Devine [32] azt javasolta, hogy a 90 ° csúcsszögű háromszög alakú energiavezető bordák a legtöbb amorf műanyaghoz, míg a 60 ° -os csúcsszögű háromszög alakú energiavezető bordák a félkristályos műanyagokhoz és a félig kristályos műanyagokhoz vezetőképes kristályos műanyagok A borda által megolvasztható anyag a folyása során megszilárdulhat, ami az anyag hiányos hegesztését okozhatja, így az energiavezető nem szükséges a körhegesztéshez. Ezenkívül az energiavezető bordák hozzáadása növeli a hegesztés nehézségeit és növeli a költségeket.
Az ultrahangos hegesztési folyamat paraméterezési módszerének szigorúan követnie kell a fenti elméletet, és nem változtatható meg tetszés szerint. Csak akkor érezheti magát kényelmessé, ha megértette az elvet és ultrahangos hegesztőberendezéseket használ.
