Pet dejavnikov, ki vplivajo na uspešno ultrazvočno varjenje
1. frekvence varjenja
Značilne frekvence varjenja se gibljejo od 40kHz do 15kHz. Različni parametri uporabe bodo določili najboljšo opremo in frekvenco za dosego optimalnega varjenja delov.
Na primer, za majhne, občutljive sklope (tiskana vezja, mikroelektronske komponente itd.) S tesnimi tolerancami je višja frekvenca (na primer 40kHz) bolj primerna, saj je lahko uporabljeni tlak in ultrazvočne vibracije čim manj, skupaj s kakršnim koli označevanjem Površine razreda A.
Nizkofrekvenčna (na primer 15 kHz) je zelo primerna za dele srednje velikih do velikih velikosti in omogoča tudi varjenje veliko mehkejših plastičnih mas z večjimi razdaljami na daljinskem polju (več o tem spodaj), kot je pogosto mogoče pri sistemih z višjimi frekvencami.
Frekvenca 20kHz je najpogosteje uporabljena ultrazvočna frekvenca za sestavljanje plastike in nudi največjo prožnost, saj je primerna za širok spekter uporabe in termoplastičnih komponent.
2. Materiali
V skladu z osnovnim načelom ultrazvočne montaže, kot je opisano zgoraj, je mogoče termoplastiko ultrazvočno sestaviti, ker se tali v določenem temperaturnem območju; ker so termoreaktivni materiali, ki se ob segrevanju razgradijo, neprimerni za ultrazvočno montažo.
Vzdrževanje katerega koli termoplastike je odvisno od njegove togosti ali modula elastičnosti, gostote, koeficienta trenja, toplotne prevodnosti, specifične toplote in Tm ali Tg.
Na splošno trda plastika ima odlične varilne lastnosti na daljinskem polju, saj zlahka prenašajo vibracijsko energijo. Mehka plastika z nizkim modulom elastičnosti zmanjšuje ultrazvočne vibracije in jih je tako težje variti.
Pri polaganju, oblikovanju ali točkovnem varjenju je ravno obratno. Na splošno je mehkejša plastika, lažje je kovati, oblikovati ali točkovno variti.
Praviloma smole razvrščamo tudi kot amorfne ali kristalne. Ultrazvočna energija se zlahka prenaša z amorfnimi smolami, ki se zato zlahka izpostavijo ultrazvočnemu varjenju. Kristalne smole po drugi strani ne prenašajo ultrazvočne energije. Zaradi tega je treba pri varjenju kristalnih smol uporabljati večjo amplitudo in energijsko raven, pri načrtovanju sklepov pa je treba posebej upoštevati.
Spremenljivke, ki lahko dodatno vplivajo na varljivost, so vsebnost vlage, sredstva za sproščanje plesni, maziva, mehčalci, sredstva za ojačitev polnil, pigmenti, zaviralci gorenja in drugi dodatki, skupaj z dejanskim razredom smole.
Prav tako je pomembno določiti stopnjo združljivosti materialov, ki jih varimo skupaj. Določeni materiali imajo določeno stopnjo združljivosti, vendar niso lahko vsi razredi in sestavki združljivi, nekateri pa sploh niso združljivi.
3. Skupni vpliv na oblikovanje
Morda je najbolj kritična plat ultrazvočnega varjenja konstrukcija sklepov (konfiguracija dveh parilnih površin). Upoštevati je treba, ko so deli, ki jih je treba variti, še v fazi načrtovanja in jih nato vgraditi v oblikovane dele. Obstajajo različne skupne zasnove, vsaka s posebnostmi in prednostmi. Njihovo izbiro določajo dejavniki, kot so vrsta plastike, geometrija delov, zahteve po varjenju, možnosti obdelave in oblikovanja ter kozmetični videz.
4. Orodje in napeljave
Pri doseganju učinkovitega ultrazvočnega zvara je težko preceniti pomen rogov in napeljave.
V industriji je bilo nekoč dojemanje, da mora rogove in napeljave za določeno uporabo zagotoviti isti proizvajalec ne glede na varilno stiskalnico. Danes inženirji razumejo, da se lahko mešajo in mešajo: Najboljše orodje za to delo ne sme imeti istega imena, ki je na tisku, če se ujemajo frekvenca varjenja.
Možnosti materialov za izdelavo orodij vključujejo aluminij, titan, kaljeno jeklo in nerjavno jeklo. Takšni dejavniki, kot so vrsta plastike, ki jo varimo, velikost spoja in konfiguracija, trdnost zvara in / ali trajnost, bodo določili najboljši material za to delo. Na primer, za daljšo življenjsko dobo je lahko kaljeno jeklo dobra izbira.
Dober dizajn vpenjal je tudi nujen. Pritrdilni element ima dva glavna namena: poravnati dele pod rogom in podpirati neposredno pod območjem zvara. Ta podpora vključuje tudi odsevanje ultrazvočne energije nazaj do zvarne ravnine, zato so napeljave pogosto obdelane iz kovine.
Za dodatno trdnost in vzdržljivost lahko nanesemo obloge iz karbida ali krom. Obložene vpenjalne napeljave in orodja za dele v nepravilni obliki je mogoče izdelati po meri, skupaj z obodnimi napravami za vpenjanje, držanje in poravnavo nasprotnih delov. Za varno prileganje oblikovanim plastičnim delom je mogoče vgraditi tudi segmentirane in nastavljive napeljave.
5. Parametri varjenja
Med samim postopkom varjenja, na rezultat, vplivajo različni parametri zvara. Mednje spadajo meje amplitude / tlaka, sprožilne sile in tolerance, odvisno od tega, ali se varjenje izvaja s časom, energijo ali razdaljo.
Nastavitev amplitude se uporablja za določanje vibracijske amplitude. Na regulatorju, ki aktivira stiskalnico, se pogosto lahko naredijo natančne nastavitve amplitude in tlaka, medtem ko se večje prilagoditve lahko izvedejo z uporabo ojačevalnikov in regulatorjev tlaka.
Nastavitve tlaka sprožilne sile določajo tlak, ki ga je treba doseči, da sprožimo ultrazvok. Prilagoditev tega parametra z nastavitvami, kot so časovni zamiki, načini pred sprožitvijo in nastavitve sile / tlaka, lahko vplivajo na to, kako dolgo so deli v stiku, preden je ultrazvok dejansko vklopljen.
Časovne nastavitve, na primer čas varjenja (trajanje časa, ko se ultrazvočne vibracije dejansko nanašajo na dele) in čas zadrževanja (trajanje, za katerega se vzdržuje tlak, da se zagotovi pravilno lepljenje delov, po dejanskem času varjenja in z ultrazvokom izklopljeno, da se zvar lahko ohladi), dodatno vplivajte na to, kdaj in koliko časa naj ultrazvočni zvoki ostanejo vklopljeni.
Prav tako nekateri sistemi omogočajo uporabniku, da določi energijske nastavitve - na primer z omejitvami in kalibracijskim impulzom - medtem ko nekateri omogočajo tudi nastavitve razdalje - na primer inkrementalne, pred sprožitve, absolutne in omejitve.
Kot je razvidno, se bo med premikajočim se ultrazvočnim varilnim procesom začelo dogajati veliko gibljivih delov. Manipulacija teh parametrov lahko pomeni razliko med uspešnim varjenjem in neučinkovitim zvarom ali razpokanim rogom.
