1.Spawalniczyczęstotliwości:
Typowe częstotliwości spawania mieszczą się w zakresie od 40 kHz do 15 kHz. Różne parametry aplikacji określą najlepszy sprzęt i częstotliwość, aby uzyskać optymalne zgrzewanie części.
Na przykład w przypadku małych, delikatnych zespołów (płytki obwodów drukowanych, elementy mikroelektroniczne itp.) O wąskich tolerancjach, wyższa częstotliwość (na przykład 40 kHz) jest lepsza, ponieważ można zminimalizować wywierany nacisk i wibracje ultradźwiękowe, a także wszelkie oznakowanie Powierzchnie klasy A.
Niska częstotliwość (na przykład 15 kHz) jest dobrze dostosowana do części o średnich i dużych rozmiarach, a także umożliwia spawanie wielu bardziej miękkich tworzyw sztucznych z większymi odległościami w polu dalekim (więcej na ten temat poniżej) niż często jest to możliwe w systemach o wyższej częstotliwości.
Częstotliwość 20 kHz jest najczęściej używaną częstotliwością ultradźwiękową do montażu tworzyw sztucznych i zapewnia maksymalną elastyczność, ponieważ jest odpowiednia do szerokiego zakresu zastosowań i elementów termoplastycznych.
2. Uwagi dotyczące materiałów:
Zgodnie z podstawową zasadą montażu ultradźwiękowego, jak opisano powyżej, tworzywa termoplastyczne można łączyć ultradźwiękowo, ponieważ topią się w określonym zakresie temperatur; natomiast materiały termoutwardzalne, które ulegają degradacji pod wpływem ogrzewania, nie nadają się do montażu ultradźwiękowego.
Zgrzewalność dowolnego tworzywa termoplastycznego zależy od jego sztywności lub modułu sprężystości, gęstości, współczynnika tarcia, przewodności cieplnej, ciepła właściwego oraz Tm lub Tg.
Ogólnie sztywne tworzywa sztuczne wykazują doskonałe właściwości spawania w polu dalekim, ponieważ łatwo przenoszą energię drgań. Miękkie tworzywa sztuczne o niskim module sprężystości tłumią drgania ultradźwiękowe i jako takie są trudniejsze do spawania.
W przypadku tyczenia, formowania lub zgrzewania punktowego jest odwrotnie. Ogólnie rzecz biorąc, im bardziej miękkie tworzywo sztuczne, tym łatwiej jest go kołkować, formować lub zgrzewać punktowo.
Z reguły żywice klasyfikuje się jako bezpostaciowe lub krystaliczne. Energia ultradźwiękowa jest łatwo przenoszona przez bezpostaciowe żywice, które dzięki temu łatwo nadają się do zgrzewania ultradźwiękowego. Z drugiej strony żywice krystaliczne nie przenoszą łatwo energii ultradźwiękowej. Z tego powodu podczas spawania żywic krystalicznych należy stosować wyższe poziomy amplitudy i energii, a szczególną uwagę należy zwrócić na projekt złącza.
Zmienne, które mogą dodatkowo wpływać na spawalność to zawartość wilgoci, środki ułatwiające wyjmowanie z formy, smary, plastyfikatory, wypełniacze, wzmacniacze, pigmenty, środki zmniejszające palność i inne dodatki, a także aktualny gatunek żywicy.
Podobnie ważne jest określenie stopnia kompatybilności spawanych materiałów. Niektóre materiały mają pewien stopień kompatybilności, ale nie wszystkie gatunki i kompozycje mogą być kompatybilne, a niektóre nie są w ogóle kompatybilne.
3. Wspólny wpływ projektu:
Być może najbardziej krytycznym aspektem zgrzewania ultradźwiękowego jest konstrukcja złącza (konfiguracja dwóch współpracujących powierzchni). Należy to wziąć pod uwagę, kiedy części przeznaczone do spawania są jeszcze na etapie projektowania, a następnie włączane do formowanych części. Istnieje wiele różnych projektów połączeń, z których każdy ma określone cechy i zalety. O ich wyborze decydują takie czynniki, jak rodzaj tworzywa sztucznego, geometria części, wymagania spawalnicze, możliwości obróbki i formowania oraz wygląd estetyczny.
4. Oprzyrządowanie i mocowania:
Trudno przecenić znaczenie rogów i osprzętu, jeśli chodzi o uzyskanie skutecznego zgrzewu ultradźwiękowego.
W przemyśle panowało kiedyś przekonanie, że klaksony i osprzęt do konkretnego zastosowania muszą być dostarczane przez tego samego producenta, niezależnie od używanej prasy spawalniczej. Dziś inżynierowie rozumieją, że mogą dowolnie mieszać i dopasowywać: najlepsze oprzyrządowanie do pracy nie musi nosić tej samej nazwy, co na prasie, o ile odpowiada częstotliwości spawania.
Opcje materiałów narzędziowych obejmują aluminium, tytan, stal hartowaną i stal nierdzewną. Takie czynniki, jak rodzaj spawanego tworzywa sztucznego, rozmiar i konfiguracja złącza, wytrzymałość i / lub trwałość spoiny, określą najlepszy materiał do pracy. Na przykład w celu zwiększenia trwałości dobrym wyborem może być stal hartowana.
Niezbędne jest również dobre zaprojektowanie osprzętu. Oprawa ma dwa główne cele: wyrównanie części pod tubą i podparcie bezpośrednio pod obszarem spawania. To wsparcie obejmuje również odbijanie energii ultradźwiękowej z powrotem do płaszczyzny spoiny, dlatego mocowania często są obrabiane z metalu.
W celu zwiększenia wytrzymałości i trwałości można zastosować okładzinę węglikową lub chromowanie. Wyprofilowane uchwyty i narzędzia do części o nieregularnych kształtach mogą być zaprojektowane na zamówienie, wraz z urządzeniami peryferyjnymi do zaciskania, trzymania i wyrównywania przeciwległych części. Można również zbudować segmentowe i regulowane mocowania, aby zapewnić bezpieczne dopasowanie do formowanych części z tworzywa sztucznego.
5. Parametry spawania:
Podczas samego procesu spawania, w zależności od rodzaju używanego systemu, na wynik wpływa wiele różnych parametrów spawania. Obejmują one amplitudę / ciśnienie, siłę wyzwalania i granice tolerancji, w zależności od tego, czy spawanie odbywa się za pomocą czasu, energii czy odległości.
Ustawienie amplitudy służy do określenia amplitudy drgań. Precyzyjne regulacje amplitudy i ciśnienia często można wykonać na sterowniku, który zasila prasę, natomiast główne regulacje można przeprowadzić za pomocą wzmacniaczy i presostatów.
Ustawienia ciśnienia siły wyzwalania określają ciśnienie, które należy osiągnąć, aby wywołać ultradźwięki. Dostosowanie tego parametru za pomocą ustawień, takich jak timery opóźnienia, tryby przed wyzwalaniem i ustawienia siły / ciśnienia, może wpływać na to, jak długo części są w kontakcie przed faktycznym włączeniem ultradźwięków.
Ustawienia czasu, takie jak czas zgrzewania (czas, przez który drgania ultradźwiękowe są faktycznie przykładane do części) i czas utrzymywania (czas utrzymywania ciśnienia w celu zapewnienia prawidłowego połączenia części, po faktycznym czasie zgrzewania i za pomocą ultradźwięków wyłączyć, aby spoina mogła ostygnąć), dodatkowo wpływać na to, kiedy i jak długo ultradźwięki powinny pozostać włączone.
Podobnie, niektóre systemy pozwalają użytkownikowi określić ustawienia energii - na przykład z limitami i impulsem kalibracyjnym - podczas gdy niektóre pozwalają również na ustawienia odległości - takie jak przyrostowe, przed wyzwalaniem, bezwzględne i limity.
Jak widać, wiele ruchomych części wchodzi w grę podczas procesu zgrzewania ultradźwiękowego. Manipulowanie tymi parametrami może oznaczać różnicę między udanym spawem a nieefektywnym spawem lub pękniętym rogiem.
