Osnovno načelo ultrazvočnega varjenja je pretvorba visokofrekvenčne električne energije v visokofrekvenčno vibracijsko mehansko energijo. Te batne vibracije se prenašajo na termoplastiko ali kovino, trenje in toplota pa nastaneta na vmesniku plastike in plastike, plastike in kovine ali kovine in kovine. Pri ultrazvočnem varjenju trenje ustvarja toploto, da se dve površini materiala stapita. Pri ultrazvočni kovičenju varilna glava nadzoruje pretok staljene plastike, oblikovanje in stiskanje delov. Pri montaži ultrazvočne matice varilna glava potisne kovinsko matico v plastiko. Ultrazvočni varilni sistem ima različne možnosti konfiguracije, vključno z različnimi frekvencami (15Khz-50Khz), različnimi močmi (600W-4800W) in različnimi oblikami, kot so pnevmatski ultrazvočni varilni aparati, servo ultrazvočni varilni aparati, ročni varilni aparati, standardni varilni stroji, kovinski ultrazvočni varilni stroj in tako naprej.
Na uspeh ultrazvočnega varjenja vpliva tudi veliko dejavnikov: plesen (vključno z zgornjo varilno glavo in spodnjo spodnjo plesnijo), pogostost, material, zasnova zvara, varilni parametri in brizganje delov.
1. Frekvenca varilnega sistema Frekvenca tipičnega ultrazvočnega varilnega sistema je 15Khz, 20Khz, 30Khz, 35Khz in 40Khz. Izbrati je treba primerno frekvenco varjenja glede na zahteve glede velikosti izdelka, vrst notranjih komponent, trdnosti in videza. Na splošno se lahko sklicujete na naslednja načela:
Za lupinsko varjenje majhnih in natančnih elektronskih izdelkov (vključno s ploščami PCB in mikroelektronskimi komponentami) za varjenje uporabite visokofrekvenčni varilni stroj 40Khz. Varilni aparat 40Khz ima manjšo amplitudo in najmanjši varilni tlak, s čimer se lahko izognete poškodbam notranjih elektronskih komponent izdelka.
Za izdelke, ki so majhni in zahtevajo videz površine razreda A. Varjen je s 40Khz varilnim aparatom, ki lahko zaradi majhne amplitude in tlaka izboljša videz.
Za varjenje srednje velikih in velikih delov uporabite nizkofrekvenčni varilni stroj 15Khz ali 20Khz.
Za mehkejše materiale, kot so PP in tankostenski izdelki s slabo togostjo, za varjenje uporabljamo 15Khz varilni stroj z nizko frekvenco in veliko amplitudo.
Pri varjenju na daljinsko polje, to je varilna glava, je daleč stran od varilnega šiva, na primer, ko je ta večji od 12 mm, se za varjenje uporablja 15Khz varilni stroj z nizko frekvenco in veliko amplitudo.
20Khz varilni aparat je primeren za varjenje večine izdelkov majhne do srednje velikosti in je trenutno najpogosteje uporabljana ultrazvočna frekvenca.
2. Material Ultrazvočno varjenje plastike je primerno samo za varjenje termoplastov. Ker se lahko stopijo v določenem temperaturnem območju. Termoreaktivna plastika se pri segrevanju razgradi in je ni mogoče variti z ultrazvokom.
Varljivost termoplastov je odvisna od togosti materiala ali modula elastičnosti, gostote, koeficienta trenja, toplotne prevodnosti, specifične toplotne kapacitete, temperature steklenega prehoda Tg ali temperature taljenja Tm.
Na splošno trdne plastike kažejo odlične varilne lastnosti na daljnem polju, ker lažje prenašajo energijo vibracij. Vendar je mehko plastiko z nizkim modulom elastičnosti težje variti, ker duši ultrazvočne vibracije. Nasprotno velja za ultrazvočno kovičenje ali točkovno varjenje. Mehkejša je plastika, lažje je za kovičenje ali točkovno varjenje.
Na splošno lahko plastiko razdelimo na dve vrsti: nekristalno (amorfno) in kristalno. Ultrazvočna energija se zlahka prenaša v amorfnih materialih, zato je amorfna plastika enostavna za ultrazvočno varjenje. Ultrazvočne energije v kristalnih materialih ni enostavno prenašati, zato sta pri varjenju kristalne plastike potrebna večja amplituda in energija, zvar pa je treba skrbno načrtovati.
Dejavniki, ki lahko dodatno vplivajo na sposobnost spajkanja, vključujejo vsebnost vlage, sredstva za sproščanje plesni, maziva, mehčala, ojačevalce polnil, pigmente, zaviralce gorenja in druge dodatke ter dejansko kakovost smole. Poleg tega je treba opozoriti, da je stopnja združljivosti med različnimi materiali različna. Nekateri materiali imajo določeno stopnjo združljivosti med določenimi razredi, drugi pa so nezdružljivi.
Na koncu razmislite, ali je varjenje varjenje blizu polja ali daljinsko varjenje. Ko je razdalja od položaja, kjer se varilna glava dotakne dela do varilnega rebra, manjša od 6 mm, se imenuje varjenje v bližini polja. Večji od 6 mm' se imenuje varjenje na daljnem polju. Večja kot je razdalja, večje dušenje vibracij in težje je variti.
3. Zasnova varilnih spojev Najpomembnejši in najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na ultrazvočno varjenje, je zasnova spojev. Ko so deli v fazi načrtovanja, bi morali inženirji skrbno pretehtati in oceniti. Varjeni spoji imajo različne izvedbe, od katerih ima vsak svoje značilnosti in prednosti. Izbira zasnove je odvisna od vrste plastike, geometrije dela, zahtev za varjenje, sposobnosti brizganja in videza.
Tipična zasnova sklepov: trikotna energetsko usmerjena rebra. To je najpogosteje uporabljena oblika pri ultrazvočnem varjenju in najlažja oblika za vbrizgavanje. Zanj je značilen majhen dvignjen trikotnik na ravnini, vrh trikotnika pa je 90 ali 60 stopinj. Ker je njegova zasnova z ostrimi konicami enostavna za vodenje in koncentriranje energije vibracij, se imenuje rebra za vodenje energije.
Zasnova stopničastega šiva je enostavna za brizganje, zgornji in spodnji del se lahko postavita sami, varilna trdnost je velika in staljeni material teče v navpično režo.
Zasnovan žlebast šiv, zgornji in spodnji deli so lahko samopostavljeni, z visoko trdnostjo, dobrimi tesnilnimi lastnostmi in brez utripanja znotraj in zunaj. Pomanjkljivost je, da je potrebna določena debelina stene.
Oblika strižnega šiva se običajno uporablja za varjenje izdelkov manjših velikosti, ki zahtevajo tesnjenje z visoko trdnostjo, in je še posebej primerna za varjenje kristalne plastike.
Šalni spoji, ki se običajno uporabljajo na delih z okroglimi ali eliptičnimi oblikami, zagotavljajo visoko trdnost in visoko tesnjenje ter so še posebej primerni za varjenje kristalne plastike.
Če želite ugotoviti, katera oblika zvara je primerna za vaš izdelek, se posvetujte z inženirjem ali prodajalcem proizvajalca ultrazvoka.
4. Orodja in varilna glava Na splošno bodo kupci izbrali orodno in varilno glavo iste znamke kot varilni stroj. Pravzaprav lahko prosto izbirate orodno in varilno glavo drugih znamk, če je frekvenca varilne glave enaka kot pri opremi.
Material varilne glave lahko izbere aluminijeve zlitine, titanove zlitine in trdo legirano jeklo. Orodni materiali lahko izberejo aluminijeve zlitine, nerjaveče jeklo in smolo. Pri izbiri materiala je na splošno treba upoštevati vrsto plastike, vsebnost steklenih vlaken v materialu, strukturo in velikost spoja, varilno trdnost in življenjsko dobo. Za podaljšanje življenjske dobe je na primer primerna varilna glava iz karbidnega jekla.
