Čeprav temeljijo na nabranih izkušnjah v industriji, imajo številni materiali za splošno uporabo priporočene amplitude oblikovanja. Ker pa se na novo razviti posebni materiali hitro povečujejo, upamo, da bo obstajala eksperimentalna metoda za določitev najmanjše amplitude, potrebne za materiale. Tu uvajamo izvedljivo metodo za določanje najmanjše zahtevane amplitude. Izhodna amplituda varilne glave je odvisna od frekvence opreme, izhodne amplitude pretvornika, razmerja preoblikovanja amplitudnega modulatorja (hupe) in oblike zasnove varilne glave. Tipična metoda načrtovanja varilne glave je: pod pogojem, da je napetost materiala nižja od meje utrujenosti, večje je razmerje preoblikovanja konstrukcije varilne glave, boljše (to je večja je izhodna amplituda, boljša). Če morate amplitudo zmanjšati, spremenite amplitudni modulator z manjšim razmerjem ali prilagodite napetost, da zmanjšate amplitudo.
Vendar ima ta metoda oblikovanja nekaj pomanjkljivosti:
Transformacijskega razmerja ni mogoče enakomerno porazdeliti, to pomeni, da se pretvorbeno razmerje varilne glave in amplitudnega modulatorja zelo razlikuje. Upoštevati je treba, da se bo, ko imata varilna glava in amplitudni modulator tesno razmerje transformacije, izboljšana zmogljivost ultrazvočnega tripleta (pretvornik + amplitudni modulator +).
S spreminjanjem napetosti za zmanjšanje razmerja preoblikovanja varilne glave bo hkrati zmanjšala izhodno moč električne omarice. Na primer, ko je amplituda nastavljena na 50%, bo električna škatla z originalno izhodno močjo 2400 W dejansko oddala 1200 W. Preprosto je povzročiti preobremenitev.
Uporaba velikih amplitud bo povzročila nesprejemljivo škodo na delih. Na primer razpoke na majhnem območju preseka lahko povzročijo opekline in lahko poškodujejo membrane, filtrirne membrane in elektronske komponente.
Iz zgornjih razlogov je zelo pomembno, da v zgodnji fazi določimo najmanjšo amplitudo, potrebno za ultrazvočno varjenje plastike.
Izračun amplitude Velikost amplitude, ki se prenaša na plastični del, je zmnožek izhodne amplitude pretvornika, razmerja amplitudnega modulatorja in razmerja varilne glave.
Izhodno amplitudo pretvornika in razmerje amplitudnega modulatorja zagotavlja proizvajalec ultrazvočne opreme in sta pogosto fiksni. Toda razmerje preoblikovanja varilne glave je mogoče oblikovati.
Razmerje preoblikovanja varilne glave ima približno izračunsko formulo: razmerje preoblikovanja varilne glave=masa nad vozliščem varilne glave ÷ masa pod vozliščem varilne glave. Ker sta gostota in dolžina materiala enaki, je formula poenostavljena kot: razmerje preoblikovanja varilne glave=površina preseka nad vozliščem varilne glave ÷ površina preseka pod vozliščem varilne glave × 0,8. Koeficient 0,8 upošteva vpliv prehoda fileta na vozlišču.
S to metodo izračunamo teoretično izhodno amplitudo varilne glave v naslednjem preskusu kot 13,9 um (od vrha do vrha). Izmerjena amplituda je 15um (od vrha do vrha). Oba sta si blizu.
V preskusnem postopku se za eksperiment izbereta amorfni material PC in polkristalni material PP, da se določi najmanjša amplituda, ki jo zahtevata oba materiala.
Oprema za ultrazvočno varjenje s servo pogonom je zelo primerna za določanje preskusa najmanjše amplitude. Ker lahko njegova varilna glava lebdi in ustvarja podatke o merjenju tlaka ter je v korelaciji s podatki, kot je amplituda ultrazvočnih vibracij. V bistvu" Melt-match" funkcija naprave omogoča varilni glavi stik z izdelkom z nastavljenim tlakom, zaustavitev spuščanja in sprožitev ultrazvočnih vibracij. Ultrazvočne vibracije se prenašajo v položaj plastičnega zvara. Ko naprava izmeri padec tlaka, se površinski polimer začne topiti. Nato se varilna glava začne premikati navzdol.
Na splošno verjamemo, da bo amorfni material PC po tem, ko je temperatura višja od temperature steklenega prehoda, povišan s postopnim mehčanjem. Polkristalinični material PP se bo nenadoma utekočinil, ko bo dosegel tališče.
V tem poskusu so lahko postopoma spreminjajoče se lastnosti PP posledica mehkobe tega materiala. Hitra sprememba računalnika je lahko posledica amplitude, ki ni v pravilnem obsegu. Potrebni so nadaljnji poskusi, na primer povečanje amplitudnega območja PC ali merjenje temperature zvarnega šiva.
Zaključek To delo zagotavlja eksperimentalno metodo in okvir za določanje najmanjše amplitude, potrebne za plastiko. Močna korelacija med časom taljenja materiala ter amplitudo in močjo varjenja tudi kaže, da je ta metoda za določanje najmanjše zahtevane amplitude izvedljiva.
