Skład strukturalny zgrzewarki ultradźwiękowej do tworzyw sztucznych
Sprzęt do spawania ultradźwiękowego składa się z prasy, generatora, przetwornika, tuby, głowicy spawalniczej i oprzyrządowania do części.
1 generator ultradźwięków
Zadaniem generatora ultradźwiękowego jest zamiana napięcia o częstotliwości sieciowej (50 Hz lub 60 Hz) na napięcie częstotliwości ultradźwiękowej. Mikroprocesor steruje cyklem spawania i przekazuje użytkownikowi kluczowe informacje o spawaniu za pośrednictwem interfejsu użytkownika. Interfejs użytkownika umożliwia również operatorowi wprowadzenie wymaganych parametrów spawania.
Zgrzewarka ultradźwiękowa do tworzyw sztucznych
2 Komin spawalniczy / System energii akustycznej Komin spawalniczy generuje ultradźwiękowe wibracje mechaniczne, które zazwyczaj składają się z trzech części: przetwornika, tuby i głowicy spawalniczej i są zamocowane na prasie spawalniczej pośrodku tuby. Zestaw spawalniczy to rezonator nieco podobny do kamertonu. Częstotliwość rezonansowa zestawu spawalniczego musi ściśle odpowiadać częstotliwości sygnału elektrycznego z generatora (z różnicą mniejszą niż 30 Hz).
2.1 Przetwornik
Odwrotny efekt piezoelektryczny przekształca ultradźwiękowe napięcie częstotliwości generatora w ultradźwiękowe wibracje mechaniczne o tej samej częstotliwości. Składa się z kilku piezoelektrycznych arkuszy ceramicznych umieszczonych pomiędzy dwoma metalowymi (zwykle tytanowymi) blokami. Pomiędzy arkuszami znajduje się cienka metalowa płytka tworząca elektrody. Kiedy sinusoidalny sygnał elektryczny jest dostarczany do przetwornika przez elektrodę, arkusz piezoelektryczny rozszerza się i kurczy, wytwarzając osiowy ruch szczyt-szczyt o wartości 15-20 μm. Przetwornik jest precyzyjnym urządzeniem i należy obchodzić się z nim ostrożnie.
2.2 Horn
Róg ma dwie funkcje. Jego główną funkcją jest wzmacnianie drgań mechanicznych generowanych na końcu przetwornika i przenoszenie drgań na głowicę spawalniczą. Inną funkcją jest ustalenie pozycji zestawu mocującego na prasie spawalniczej. Gdy do przetwornika zostanie przyłożona energia ultradźwiękowa, róg również rozszerza się i kurczy. Podobnie jak inne części zestawu spawalniczego, róg jest urządzeniem dostrajającym, więc musi również rezonować z określoną częstotliwością, aby przenieść energię ultradźwiękową z przetwornika do głowicy spawalniczej. Aby róg działał efektywnie, musi mieć połowę długości fali lub całkowitą wielokrotność połowy długości fali ultradźwiękowej w materiale, z którego jest wykonany. Generalnie połowa długości fali.
2.3 Głowica spawalnicza
Głowica spawalnicza jest częścią zestawu spawalniczego, która dostarcza energię do spawanych części. Podobnie jak róg, głowica spawalnicza jest również urządzeniem dostrajającym, aw większości zastosowań zapewnione jest również wzmocnienie mechaniczne. Długość głowicy spawalniczej musi być równa połowie długości lub połowy długości fali ultradźwiękowej w materiale, z którego jest wykonana.
Całkowita wielokrotność. Zapewnia to, że koniec głowicy spawalniczej ma wystarczającą amplitudę, aby uzyskać zgrzewanie. Amplituda zwykle wynosi 30 ~ 120 μm. Konstrukcja spawanych części i połączenie określa rozmiar i styl głowicy spawalniczej. Kształt głowicy spawalniczej jest bardzo ważny, ponieważ naprężenia spowodowane osiowym rozszerzaniem i kurczeniem się głowicy spawalniczej mogą powodować pękanie przy dużej amplitudzie. W niektórych zastosowaniach głowica spawalnicza jest obrabiana z wieloma osiowymi rowkami. Ma to na celu zapewnienie, że maksymalna amplituda jest w kierunku wzdłużnym. Końcówka głowicy zgrzewającej przekazuje energię ultradźwiękową do spawanych części. Końce powinny być specjalnie zaprojektowane tak, aby pasowały do części, aby zapewnić maksymalny transfer energii między głowicą spawalniczą a częściami. Zwykle koniec głowicy spawalniczej jest wykonany w profilu dopasowanym do konturu części.
Aby zapobiec wgniataniu i zmniejszyć zużycie, aluminium musi być pokryte niklem lub chromem. Gdy wymagana jest odporność na uderzenia lub ścieranie oraz do spawania wypełnionych plastikowych lub zatopionych wkładek metalowych, wymagane są stalowe głowice spawalnicze. Stalowa głowica spawalnicza ma niską wytrzymałość zmęczeniową i jest używana tylko w przypadkach o małej amplitudzie. Złożone części, części o specjalnych kształtach lub części o dużych wymiarach zwykle wymagają kompozytowych głowic spawalniczych (głowic spawalniczych dziecięco-żeńskich). W tym czasie podstawowa głowica spawalnicza jest wykonana z aluminium, tytanu lub stali, a wtórne głowice spawalnicze są połączone z podstawową głowicą spawalniczą i energią prowadzącą.
3 Naciśnij
Prasa służy do mocowania zestawu spawalniczego i przykładania siły wymaganej do spawania. Składa się z podstawy do mocowania urządzenia i cylindra pneumatycznego do przykładania siły. Prasa wyposażona jest w manometr i zawór regulacyjny do regulacji siły zgrzewania. Należy zauważyć, że określone ciśnienie manometryczne ustawione na urządzeniu do zgrzewania ultradźwiękowego niekoniecznie jest takie samo jak siła zgrzewania zapewniana przez innego spawacza o tym samym nadciśnieniu. Siłę spawania należy skalibrować manometrem, aby bezpośrednio porównać siłę spawania między różnymi spawaczami. Na prasie znajduje się również zawór sterujący przepływem, który reguluje prędkość głowicy spawalniczej zbliżającej się do spawanej części. Niektóre urządzenia spawalnicze wykorzystują system zwiększania ciśnienia elektromagnetycznego w celu zastąpienia tradycyjnego cylindra, który może lepiej kontrolować prędkość zbliżania, co jest korzystne podczas spawania małych lub precyzyjnych części.
4 Oprzyrządowanie pomocnicze
Podstawa prasy mocuje oprzyrządowanie, które podtrzymuje części podczas procesu spawania. Oprzyrządowanie podtrzymujące jest specjalnie zaprojektowane, aby zapobiec przesuwaniu się dolnej części podczas stosowania ultradźwięków. Zwykle jest przetwarzany w kształt, który ściśle pasuje do konturu powierzchni części. Mocowania wahają się od prostych do złożonych, w zależności od projektu części. Dolne części muszą być mocno osadzone i podparte. Uchwyt lub podstawa powinny być regulowane, aby zapewnić, że część jest prostopadła do głowicy spawalniczej. Oprawę można obrabiać z kilku materiałów. Najlepszym wyborem jest stal nierdzewna, ponieważ jest łatwa w obróbce mechanicznej i polerowaniu. Specjalne mocowania można teraz przetwarzać bezpośrednio za pomocą danych CAD. Większe, złożone, o nieregularnych kształtach lub małe części seryjne są zwykle mocowane za pomocą odlewu miękkiego poliuretanu.
