lavorazione cnc · 2021年11月10日 0

Jak rozwiązać typowe problemy ze spawaniem ultradźwiękowym?

Zgrzewanie ultradźwiękowe jest powszechnie uznanym i akceptowanym procesem łączenia materiałów termoplastycznych. Ma wiele zalet, m.in. niezawodność i powtarzalność procesu, mniejsze zużycie energii niż inne technologie łączenia, oszczędność materiałów (ponieważ nie ma potrzeby zużywania materiałów takich jak klej czy mechaniczne łączniks) i oszczędzanie siły roboczej.

Jednak, jak w przypadku każdego procesu, w niektórych przypadkach oczywiste problemy z tą technologią mogą przerwać proces produkcyjny. Kluczem do rozwiązania i uniknięcia tych problemów jest zrozumienie ich możliwych przyczyn. Procesory, które z powodzeniem stosują zgrzewanie ultradźwiękowe, mają zwykle dwie główne cechy: mają dobrze udokumentowany, sprawdzony proces spawania; a proces jest wspierany i utrzymywany przez rezydenta, dobrze wyszkolonego „mistrza”. Jeśli jeden lub oba z tych dwóch ważnych czynników nie istnieją, możesz wkrótce szukać pomocy. Nawet jeśli te dwa warunki występują w tym samym czasie, czasami możesz potrzebować pomocy lub pomocy technicznej przynajmniej raz.

Jak działa proces

Zanim przyjrzymy się najczęstszym przyczynom problemów ze spawaniem ultradźwiękowym, poświęćmy chwilę na zrozumienie samego cyklu spawania. W spawaniu ultradźwiękowym wibracje o wysokiej częstotliwości są nakładane na powierzchnie dwóch części za pomocą narzędzia wibracyjnego (zwykle nazywanego „klaksą” lub „generatorem ultradźwięków”). Spawanie jest wynikiem ciepła tarcia wytwarzanego na styku części. Wibracje ultradźwiękowe są generowane przez szereg elementów (zasilacz, konwerter, wzmacniacz i klakson), które przenoszą wibracje mechaniczne na części.

Jak pokazano na rysunku 1, zasilacz pobiera standardowe napięcie przewodu i przekształca je na częstotliwość roboczą. W poniższym przykładzie użyjemy uniwersalnej częstotliwości zgrzewania ultradźwiękowego 20 kHz, chociaż spawanie można wykonać w zakresie od 15 do 60 kHz, aby spełnić specjalne potrzeby. Podczas pracy zasilacz przesyła energię elektryczną do konwertera z określoną częstotliwością za pośrednictwem kabla RF. Przetwornica wykorzystuje ceramikę piezoelektryczną do przekształcania energii elektrycznej w wibracje mechaniczne przy częstotliwości roboczej zasilacza. W zależności od konfiguracji wzmacniacza i klaksonu, wibracje mechaniczne będą się zwiększać lub zmniejszać. Odpowiednia amplituda drgań mechanicznych jest określana przez inżyniera aplikacji i zależy od materiału termoplastycznego użytego w części.

Umieść spawane części pod obciążeniem mechanicznym, zwykle za pomocą siłownika pneumatycznego, który mocuje wzmacniacz i klakson. Pod tym obciążeniem drgania mechaniczne będą przenoszone na powierzchnię styku między powierzchniami materiału, skupiając w ten sposób drgania w celu wygenerowania tarcia międzycząsteczkowego i powierzchniowego. To tarcie wytwarza ciepło, a następnie topi się, które zestala się w spoinę.

Podstawowymi elementami systemu ultradźwiękowego są zasilacz, siłownik i stos. Zasilacz przyjmuje napięcie sieciowe o napięciu znamionowym 120-240 V i przekształca je w sygnał o wysokiej częstotliwości o wysokim napięciu. Zawiera również procedury wymagane do obsługi siłowników i stosów w kontrolowany sposób, aby osiągnąć pożądane wyniki spawania. Siłowniki pneumatyczne lub elektryczne z serwosterowaniem mogą być używane jako samodzielne jednostki stacjonarne lub zintegrowane z systemami automatyki w celu przenoszenia narzędzi ultradźwiękowych do łączonych części. Przykłada wymaganą siłę do materiału, aby pomóc w stworzeniu warunków spawania.

Jak rozwiązać typowe problemy ze spawaniem ultradźwiękowym?

Stos ultradźwiękowy uzupełnia system. Przenosi energię wibracji na powierzchnię uszczelniającą/połączeniową poprzez bezpośredni kontakt z częścią. Stos zwykle składa się z trzech części: przetwornika lub konwertera (jak opisano powyżej), który zawiera piezoelektryczny kryształ ceramiczny, który oscyluje z częstotliwością przyłożonego sygnału mocy. Kiedy te kryształy oscylują, fizycznie rozszerzają się i kurczą, co powoduje mierzalny ruch mechaniczny (zwany amplitudą międzyszczytową) po stronie wyjściowej przetwornika.

Druga część to booster, z pierścieniem łączącym w części środkowej, który pełni dwie role: służy jako punkt mocowania stosu do siłownika, a także służy do wzmocnienia lub redukcji generacji w przetworniku Wyjście ruch.

Trzecim i ostatnim elementem komina jest róg (biegun rezonansowy), który będzie stykał się z łączonymi częściami. Konstrukcja rogu powinna pasować do konturu sztywnej części, która ma być łączona, lub można dodać kontur uszczelniający do jego powierzchni styku w zastosowaniach folii/tekstyliów. Dla każdego zastosowania głowica spawalnicza jest zaprojektowana do łączenia z innymi elementami komina w celu uzyskania najlepszego poziomu wyjściowej amplitudy, tak aby zgrzewanie ultradźwiękowe mogło być wykonywane tak wydajnie, jak to możliwe.

Typowy problem

Problem zwykle występuje w jednym z czterech następujących obszarów:

1. Sprzęt: Sprzęt do zgrzewania ultradźwiękowego lub różne elementy spawalnicze nie nadają się do tego zastosowania.

2. Parametry procesu: Użyte parametry nie mają zastosowania do podłączonych części.

3. Materiał: Zmienił się typ, skład lub właściwości fizyczne/mechaniczne materiału użytego w części.

4. Projekt części: niektóre szczegóły geometrii części nie nadają się do wielokrotnego lub pomyślnego spawania.

Należy również zauważyć, że czasami problemy stwierdzone w jednym obszarze mogą ujawniać słabości lub braki w innym obszarze.

Zacznijmy od sprzętu. Łatwo i zwykle logiczne jest myślenie, że urządzenie i metoda do skutecznego spawania w jednej aplikacji będą skuteczne w innej aplikacji. Ale generalnie tak nie jest. Do tej pory najszerzej stosowana na świecie jest zgrzewarka ultradźwiękowa o częstotliwości 20 kHz. Ze względu na swoją wszechstronność spawarki te mogą zapewnić dużą moc (do 6000 W) i wysoką amplitudę oraz można je dostosować do różnych dostępnych wielkości przetwarzania. Dla producentów kontraktowych produkujących części zgrzewane ultradźwiękowo, sprzęt 20 kHz może być ogromną inwestycją, ponieważ daje nadzieję na przyszłe zastosowanie w wielu zastosowaniach.

Jednak w niektórych przypadkach, zwłaszcza w przypadku małych i wykwintnych części, wysoka moc i duże możliwości amplitudowe urządzeń 20 kHz mogą być zbyt „agresywne” dla niektórych komponentów i mogą powodować uszkodzenia. Jednym z możliwych rozwiązań jest zmniejszenie amplitudy wejściowej, ale jeśli zastosowana amplituda jest niższa niż zalecany poziom zgrzewanego polimeru, ta metoda nie zadziała.

Link do tego artykułu: Jak rozwiązać typowe problemy ze spawaniem ultradźwiękowym? 

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Jak rozwiązać typowe problemy ze spawaniem ultradźwiękowym?Precyzja 3, 4 i 5-osiowa Obróbka CNC usługi dla obróbka aluminium, beryl, stal węglowa, magnez, obróbka tytanu, Inconel, platyna, superstop, acetal, poliwęglan, włókno szklane, grafit i drewno. Zdolne do obróbki części do 98 cali. średnica toczenia. i +/- 0.001 cala tolerancja prostoliniowości. Procesy obejmują frezowanie, toczenie, wiercenie, wytaczanie, gwintowanie, gwintowanie, formowanie, radełkowanie, pogłębianie, pogłębianie, rozwiercanie i cięcie laserowe. Usługi drugorzędne, takie jak montaż, szlifowanie bezkłowe, obróbka cieplna, galwanizacja i spawanie. Prototyp i produkcja od małych do dużych ilości oferowana z maksymalnie 50,000 XNUMX sztuk. Nadaje się do zasilania płynów, pneumatyki, hydrauliki i zawór Aplikacje. Obsługuje przemysł lotniczy, lotniczy, wojskowy, medyczny i obronny. PTJ opracuje strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel, Zapraszamy do kontaktu z nami ( [email protected] ) bezpośrednio do nowego projektu.