Технология ультразвуковой сварки
Одним из эффективных способов сварки конструкций из разных твердых материалов является способ соединения под действием ультразвуковых колебаний. Он позволяет сваривать не только однородные материалы, но и отличные по составу сплавы. Это достигается посредством подачи в область сварки механической колебательной энергии.
Ультразвуковую сварку металлов проводят под действием стержневой системы колебаний. В составе ее оборудования – концентратор ультразвука, оснащенный сварочным наконечником, и преобразователь резонанса. Детали, подвергаемые сварке, сжимают с силой, зависящей от разновидностей соединяемых изделий и их толщин. Этот способ применяется в сооружениях несущих конструкций авиации, автомобильной и некоторых других отраслей промышленного производства. Он актуален для металлов, склонных к образованию хрупких соединений, а также в приварке тонколистных обшивок.
Ультразвуковая сварка – уникальный способ получения соединений. Его главной отличительной особенностью считается возможность соединять материалы с минимумом переходов сопротивления электричества. Причем он не требует специальной обработки поверхностей заготовок перед сваркой, не нужно очищать их от лаков и пленочных оксидов. Еще при использовании ультразвука возможно соединение изделий с толщинами, в сотни раз большими, чем у других способов сварки.
Особенности сваривания полимеров с использованием ультразвука
Наиболее широкий спектр использования у ультразвуковой сварки полимеров. К ее достоинствам следует отнести невозможность перегрева материалов, способность соединять кромки в местах с трудным доступом и изделий, имеющих инородные покрытия. Помимо этого сварка ультразвуком способствует обработке материалов, обладающие небольшим интервалом в ходе кристаллизации.
Принцип работы оборудования для ультразвуковой сварки пленок полимеров следующий. Свариваемые листы накладываются друг на друга и сильно прижимаются к опоре. К ним с требуемым усилием подводится сварочный инструмент, имеющий соединение с устройством преобразования ультразвука. Оно приводится к действию с включением генератора. От напряжения, действующего с частотой ультразвука, растет полимерная эластичность. Причем в сварке тонколистных пленок она распространяется на весь объем детали между опорой и инструментом, а у изделий с большими толщинами – только на зону контакта свариваемых кромок. Для лучшего сцепления при соединеии крупных заготовок на их кромки могут специально наноситься неровности.
В начале ультразвуковой сварки пластмасс происходит физическое взаимодействие поверхностей с активацией молекул полимера из-за разрывания химических связей. Следующим этапом служит химическое реагирование свариваемых материалов между собой, которое переходит впоследствии во взаимное проникновение. Деформации полимерных материалов под действием частоты ультразвуках провоцируют их нагревание до температуры, необходимой для кристаллического расплавления либо перехода пластмассы в вязкотекучее состояние. Одновременно начинается диффузный процесс отдельных частей макромолекулы с перемешиванием вязкотекучих составов соединяемых полимеров. Свариваемость материала определяется размерами таких частей, чем они больше, тем лучше качество сварного шва. Прочность получаемого соединения определяется как физико-механическими характеристиками объектов сварки, так и возможностями аппарата ультразвуковой сварки.
Необходимые предпосылки для формирования качественного сварного шва создаются под действием механики колебаний ультразвукового преобразователя. Полученная таким образом энергия вибрации образует напряжения среза и сжатия (растяжения), которые способствуют превышению предельной упругости полимеров. При ее достижении, в районе соприкосновения соединяемых пластмасс образуется пластическая деформация. Ее результатом, а также влияния ультразвуковых колебаний, служит расширение областей непосредственного контакта с одновременным удалением с них газов, поверхностных окислов, органических и жидкостных пленок. Все это содействует прочности образуемого шва.
Основные области применения ультразвуковой сварки
Использование установок ультразвуковой сварки в промышленном производстве позволяет производить соединение довольно тонких листов, проволок и фольги. Это особенно актуально при сваривании материалов разного состава. Изготовление полупроводниковых приборов, элементов микроэлектроники, тонкой механики, оптики, нагревателей бытовой техники невозможно без использования свари ультразвуком. Также этот способ незаменим при сращении краев рулонов тонких медных, никелевых и алюминиевых листов.
Уникальные возможности технологии ультразвуковой сварки способствуют соединению пластичных металлов типа золота, никеля, меди, серебра, алюминия друг с другом и менее пластичными или твердыми материалами. Так, металлические элементы могут привариваться к керамическим, стеклянным и полупроводниковым изделиям. Не менее ценна сварка ультразвуком по отношению тугоплавких металлов, например вольфрама, циркония и ниобия. Данный метод позволяет соединять две металлические детали через прослойку, которая может содержать третий металл. Например, два стальных изделия можно сварить через алюминиевую прослойку. Технология соединения металлов, имеющих покрытие различными оксидами, лаками либо полимерами, получила большое распространение в ультразвуковой сварке проводов.
Чаще всего этот вид сварки применяют в нахлесточных соединениях с разной конструкцией его составляющих. Операция сварки производится беспрерывными или выполненными по замкнутым контурам швами, одной либо несколькими точками. Реже осуществляют соединения тавровым способом, например, проволоки и плоскости. Для этого осбой формовке подвергают конец проволочной части изделия. Также возможно применение ультразвукового способа для одномоментной сварки пакета из нескольких деталей.
Краткий период пребывания материала в условиях высоких температур способствует производству соединений высокого качества для металлов, способных образовывать интерметаллиды. Загрязняясь посторонними включениями в ходе сварки, материалы могут изменять свои свойства. В отличие от других способов, высокая химическая однородность соединения ультразвуком сообщает свариваемому материалу хорошие гигиенические качества, что широко используется при ультразвуковой сварке тканей.
Но при всех своих достоинствах, сварка ультразвуком имеет определенные сложности. Так, на практике бывает трудно контролировать колебательную амплитуду – один из важнейших показателей этого процесса. Применяя этот вид сварки, необходимо учесть вероятность усталостного разрушения полученного шва и то, что заготовки во время работы способны менять свое положение относительно друг друга. На размягченных поверхностях деталей инструменты могут оставлять вмятины. Известны случаи приваривания материала заготовки к оборудованию, что способствует его быстрому изнашиванию. Имеются определенные сложности в ремонте ультразвуковых установок, так как они являются частью неразборной конструкции, конфигурации и габариты которой строго рассчитываются.
Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов. Холопов Ю.В. 1988 | Библиотека: книги по архитектуре и строительству
В книге изложена технология соединения пластмасс и металлов ультразвуком — УЗС. Даны новые материалы по физическим основам процесса УЗС, технологии сварки; рассмотрены основные конструктивно-технологические особенности оборудования, методы стабилизации прочности и контроля качества сварных соединений. Показана технико-экономическая целесообразность использования ультразвуковой сварки в промышленности. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой оборудования, технологией и эксплуатацией машин для УЗС пластмасс и металлов.
Предисловие
Глава 1. Физические условия образования сварного соединения
1.1. Общая характеристика процесса
1.2. Общая физическая модель зоны сварки
1.3. Процессы внешнего трения
1.4. Процессы внутреннего трения при сварке пластмасс и металлов
1.5. Закономерности выделения энергии в зоне сварки в зависимости от свойств свариваемых материалов
1.6. Некоторые особенности образования сварных соединений металлов и пластмасс
Глава 2. Стабилизация процесса передачи энергии в зону сварки
2.1. Общая характеристика причин, дестабилизирующих процесс сварки
2.2. Методы стабилизации колебаний сварочного наконечника
2.3. Методы стабилизации сварочного усилия
2.4. Условия передачи энергии в зависимости от состояния контактирующих поверхностей в зоне сварки
2.5. Влияние стержневой опоры и нагрева сварочного наконечника
Глава 3. Основные технологические параметры режима сварки
3.1. Основные величины и параметры режима сварки
3.2. Методические начала расчета сварочного усилия
3.4. Уравнение связи основных энергетических величин и разработка критериев подобия при расчете основных параметров режима сварки
3.5. Алгоритм расчета основных технологических параметров режима сварки
Глава 4. Основные узлы оборудования для УЗС пластмасс и металлов
4.1. Волноводы
4.2. Электромеханические преобразователи
4.3. Источники питания преобразователей
4.4. Промышленные источники питания преобразователей сварочных систем
4.5. Методы и аппаратура для измерения параметров электромеханических систем
Глава 5. Технологическое оборудование для УЗС пластмасс и металлов
5.1. Классификация принципиальных кинематических схем сварочных машин и основные требования к оборудованию
5.2. Оборудование для точечной и шовной сварки металлов и пластмасс 163
Глава 6. Разработка и внедрение технологии УЗС пластмасс и металлов в промышленности
6.1. Технология сварки металлов
6.2. Технология сварки полимеров
6.3. Контроль качества сварных соединений
Список литературы
Предисловие
Ультразвуковая сварка (УЗС) является одним из методов соединения пластмасс и металлов. Благодаря целому ряду весьма ценных технологических свойств, например возможности соединения разнородных и разнотолщинных металлов, в ряде случаев без снятия оксидных пленок, она нашла свое применение особенно в микроэлектронике. Более того, сейчас становится очевидным, что без использования специфических особенностей ультразвуковой сварки невозможно осуществление новых, перспективных технологических процессов сварки.
В области УЗС термопластичных полимеров за последние четверть века ультразвуковая сварка начинает широко использоваться в промышленности. В настоящее время ее используют сотни заводов. Без ультразвука невозможно дальнейшее совершенствование технологии сварки таких; например, широко распространенных полимеров, как полистирол, полиметил метакрилат, полиэтилентерефталатные пленки и т. п. Технико-экономическая целесообразность использования энергии ультразвука однозначна.
Работы в области ультразвуковой микросварки проводятся в стране достаточно интенсивно. Вместе с тем практические нужды промышленности страны сегодняшнего дня в ультразвуковой сварке пластмасс и металлов едва ли не на два порядка превышают то, что на сегодняшний день сделано в области УЗС. Поэтому информация о результатах работ в этом направлении технического прогресса является предельно актуальной. Привлечение внимания различных отраслевых НИИ и КБ к потенциальным возможностям УЗС, освоение специфики оборудования и технологии УЗС будут способствовать еще большему развитию этого вида сварки, обладающему широкими технологическими возможностями, высокой производительностью, обеспечивающему высокое качество сварных соединений.
В СССР сложилась научная школа по сварке пластмасс ультразвуком в МВТУ им. Баумана под руководством академика Г.А. Николаева. Много было сделано во ВНИИЭСО — в отраслевом институте Минэлектротехпрома.
Сейчас перед ультразвуковой сварочной технологией большая перспектива; круг специалистов, занимающихся УЗС пластмасс и металлов, расширяется, потребность в литературе по этому виду техники постоянно растет.
Если учесть, что типовые комплекты технологического оборудования для УЗС после модификации могут с успехом использоваться для развальцовки заклепок при соединении металлов с пластмассами, резки полимеров, финишной обработки металлов и других операций, настоящая книга будет полезна достаточно большому кругу лиц.
Основной особенностью книги является то обстоятельство, что проблемы УЗС пластмасс и металлов рассмотрены с единых методических позиций. Хотя механизм образования сварного соединения полимеров и металлов имеет принципиальные различия, но основные вопросы, связанные с энергетикой процесса сварки методами и приемами стабилизации процесса, комплектностью технологического оборудования и технологией процесса, являются однородными.
В основу книги положены результаты работ автора, выполненных под его непосредственным руководством и при участии, широко использованы также материалы, полученные в МВТУ им. Баумана и других организациях страны. В книгу вошли только наиболее важные, по мнению автора, материалы, часть из которых еще нигде не опубликовывалась.
В этой статье мы предлагаем Вашему вниманию обзор новой ультразвуковой сварочной установки, предназначенной для сварки пластмасс. Основной особенностью этой модели является возможность изменения параметров(усилия и амплитуды) во время сварочного импульса, благодаря чему, открывается широкий выбор сварочных режимов соответствующих используемым материалам. Прессовая сварка со статичной позицией инструмента отличается тем, что форма сварочного шва определяет форму инструмента. Исходя из этой особенности, для обеспечения высокого качества и эстетичного вида сварочного шва, уже на стадии проектировки установки были учтены технологические особенности процесса сварки. Новая разработка на рынке автоматизированного станкостроения из восточной Европы — ультразвуковая сварочная установка серии 12, иллюстрация которой представлена справа. Так же, как и в предыдущей модели, основным источником энергии новой установки является ультразвуковой генератор, однако отличается от нее новыми функциональными возможностями и конструкторскими решениями.
На сварочной установке 12-й серии стало возможным изменение усилия во время сварочного импульса с высокого на низкое и наоборот, а амплитуду только в сторону её уменьшения. Моменты переключения давления и сварочной амплитуды могут как совпадать по времени, так и отличаться(Рис. 1). Таким образом, данная сварочная технология дополняется широким спектром сварочных режимов. Так, например, при сварке таких полимеров, как ПММА(плексиглаз), для получения высокой прочности шва, необходимо увеличить статическое усилие после выключения ультразвука(описание режима: Т1= Т2, Р1<Р2, А1≠0, А2=0). В случае сварки пористого материала (например фильтра) с жестким полимером (корпус фильтра) наиболее применим режим, в котором первая часть сварочного импульса проходит при низком усилии и высокой амплитуде, а другая часть, при повышенном усилии и пониженной амплитуде (описание режима: Т1=Т2, Р1<Р2, А1>А2). Наряду с расширенными технологическими возможностями, новая
Новая установка ультразвуковой сварки позволяет без дополнительной оснастки сваривать детали из пластмасс, имеющих периметр до 400 мм. Вид свариваемых деталей определяет тип и размеры соответствующего инструмента — сонотрода и сварочной опоры, предназначением которой является фиксация детали на рабочем столе. Установка позволяет, так-же, выполнять и другие технологические операции, такие как, закладка металлических деталей в пластмассовую основу, клепка и резка полимерных материалов.
В тех случаях, когда сварочный шов имеет сложную форму или Часто к сварному соединению предъявляются достаточно жесткие Иногда, для повышения прочности сварных швов, используются промежуточные прокладки, что характерно для сварки разнородных материалов. Свойства материала прокладки (температура его плавления, интервал температур вязкотекучего состояния, вязкость расплава и др.) должны быть близки к среднему значению для свариваемых полимеров. Применение таких прокладок позволяет дифференцировать перепад температур плавления, снизить теплообмен между свариваемыми деталями, обеспечить условия лучшей температурной совместимости разнородных пластмасс. Благодаря приобретённому опыту, полученному в ходе успешных технологических и конструктивных разработок нацеленных на достижение максимально возможного результата в области ультразвуковой сварки, мы готовы к сотрудничеству по внедрению наших технологий и установок для сварки полимеров согласно требованиям Вашего производства! |
Холопов Ю.В. (1988) Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов
В книге изложена технология соединения пластмасс и металлов ультразвуком — УЗС. Даны новые материалы по физическим основам процесса УЗС, технологии сварки; рассмотрены основные конструктивно-технологические особенности оборудования, методы стабилизации прочности и контроля качества сварных соединений.
Показана технико-экономическая целесообразность использования ультразвуковой сварки в промышленности.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой оборудования, технологией и эксплуатацией машин для УЗС пластмасс и металлов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Алехин В.П., Мазур А.И., Шоршоров М.X. Процесс сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. М.: Радио, 1981. — 278 с.
2. Алехин В.П. Физические закономерности микропластической деформации и разрушения поверхностных слоёв твёрдого тела. Дис. докт. физ.-мат. наук. Киев, 1978. — 50 с.
3. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1965. — 560 с.
4. Бутурович И.X., Яшин С.В., Семенов И.М. Фазовая система автоматического поддержания резонанса // Создание и применение аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов в машиностроении / Под ред. А.И. Маркова. М., 1978.
5. Веников В.А. Теория подобия и моделирования применительно к задачам электротехники. М.: Высш. шк., 1966. — 487 с.
6. Волков С.С., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком. М.: Химия, 1986. — 254 с.
7. Глазов В.В. Исследование влияния физико-химических, технологических и конструктивных факторов на износостойкость наконечников для УЗС металлов. Дис. канд. техн. наук. Л., 1982. — 216 с.
8. Зайцев К.И., Мацук Л.Н. Сварка пластмасс. М.: Машиностроение, 1978. — 224 с.
9. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев: Техника, 1970. — 396 с.
10. Кулемин А.В. Ультразвук и диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. — 199 с.
11. Колешко В.М. Ультразвуковая микросварка. Минск: Наука и техника, 1977. — 456 с.
12. Мицкевич А.М. Исследования процесса ультразвуковой сварки металлов. Дис. канд. техн. наук. М., 1970. — 14 с.
13. Нефедов В.В. Исследование механических колебательных систем для шовной ультразвуковой сварки. Дис. канд. техн. наук. М., 1976. — 163 с.
14. Петушко И.В. Генератор мощностью 1,6 кВт с системами автоматической стабилизации процесса УЗС металлов и пластмасс // Новые разработки в ультразвуковой технике и их применение: Материалы краткосрочного семинара
1—2 июля. Л.: ЛДНТП, 1982. С. 21-25.
15. Постников В.С. Механизм внутреннего трения в металлах // Внутреннее трение в металлических материалах. М.: Наука, 1970. — 207 с.
16. Повстян В.И. Исследование конструктивно-технологических особенностей оборудования для точечной ультразвуковой сварки металлов. Дис. канд. техн. наук. Киев, 1977. — 179 с.
17. Смирнов А.С. Один из показателей, характеризующих свариваемость полимеров ультразвуком // Информ. материалы координационного центра стран — членов СЭВ. Киев, 1977. Вып. 1. С. 43—45.
18. Теумин И.И. Введение ультразвуковых колебаний в обрабатываемые среды // Источники мощного ультразвука. М.: Наука, 1967. С. 207—244; // Ультразвуковые волноводы изгибных колебаний. Там же. С. 245—286.
19. Холопов Ю.В. Исследования процесса, разработка технологии и внедрение ультразвуковой сварки в промышленность. Дис. докт. техн. наук. Л., 1982. — 439 с.
20. Холопов Ю.В. Оборудование для ультразвуковой сварки. Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 167 с.
Методы сварки пластмасс
Потребности в сварке пластиковой тары возникают, например, когда необходим контейнер с нестандартным размером основания — 800х400, 1000х400 или 1200х400 мм.
Кроме того необходимость в сварке может возникнуть при производстве стандартных гигиенических паллет. Такие паллеты должны быть полностью гладкими как сверху, так и снизу и производятся они из 2 половинок, по sandwich-схеме.
На рис. контейнер 800х400 мм, сваренный из двух частей:
Существует несколько методов сварки пластика, которые предлагает Георг Утз:
- Вибрационная сварка
- Сварка нагревательным элементом
- Инфракрасная сварка
- Сварка горячим воздухом (горячим газом)
- Ручная сварка
- Ультразвуковая сварка
- Лазерная сварка
Вибрационная сварка
Вибросварка представляет собой трение, при котором возникает температура, достаточная для того, чтобы полимерные детали расплавились и состыковались между собой всего за несколько секунд. Такой метод применяется, когда нужно сплавить крупные предметы, а также в тех случаях, когда необходимы короткие временные циклы.
Материалы, которые можно сварить методом вибросварки:
- Пластмассы одного сорта и типа (например, АБС и АБС)
- Пластмассы того же сорта и другого типа (например, армированные и обычные)
- Полимеры с другими материалами (например, текстиль)
Сварка нагревательным элементом
При этом процессе чаще всего используются инструменты с тефлоновым покрытием, чтобы избежать прилипания пластмассы. Стыкуемые поверхности пластиковой тары подгоняются друг к другу и нагреваются электрически нагретым инструментом до того момента, пока пластмасса не расплавится. Далее расплавленные поверхности спрессовываются и создается сварочный шов. Такой метод подходит для хрупких и чувствительных деталей и для крупных сложных изделий. К преимуществам такого способа относятся высокая прочность шва и относительная простота процесса.
Инфракрасная сварка
Инфракрасная сварка полимеров относится к бесконтактным методам. Соединяемые участки нагреваются посредством ИК-лучей. При ИК-сварке используется коротковолновое (0,78-2 мкм) и средневолновое (2-4 мкм) излучение для глубоких слоев и для поверхности соответственно.
Сварка горячим газом
Сварка горячим воздухом является одним из первых разработанных методов сварки полимеров. При данном процессе тепло передается от нагревательного блока к стыкуемым поверхностям газовым потоком. Затем детали соединяются между собой под давлением и охлаждаются.
Ручная сварка
Перед тем, как сварить детали ручным способом, необходимо убедиться, что материал прутка ручного инструмента идентичен материалу деталей. После этого, при необходимости, сплавляемые поверхности очищаются и затем свариваются. После охлаждения сварочного шва излишки пластика зачищаются. Этот способ применяется не только при необходимости соединить вместе несколько компонентов, но и при ремонте повреждений пластиковых изделий.
Ультразвуковая сварка
При ультразвуковой сварке пластиковой тары создаются механические колебания, которые преобразовываются в тепловую энергию. Данный процесс легко автоматизировать, поэтому он подходит для изготовления большого потока изделий. К основным преимуществам такого метода относят высокую производительность при небольших затратах, возможность сварки загрязненных поверхностей, сварочные швы различных масштабов (от точечной сварки до непрерывного длинного шва), соединение практически всех видов пластика, незаметные швы.
Лазерная сварка
Лазерная сварка пластмасс особенно необходима там, где требуется осторожное обращение (например, при стыковке электронных компонентов) или в стерильных условиях. Кроме того при помощи лазерной сварки можно стыковать изделия со сложными линиями. Преимуществами такого метода являются отсутствие повреждений и деформации стыкуемых изделий, незаметный шов, возможность сварки сложных деталей, а также возможность соединения пластмасс разных видов (например, АБС, ПА, ПБТ, ПС, ПММА, стеклопластик и др.)
| Преимущества | Недостатки | |
| Вибрационная сварка | Относительно короткое время цикла (20 секунд) | Механическая нагрузка |
| Высокая прочность | Толстый шов | |
| Возможность автоматизации | Невозможность контурной обработки | |
| Возможность сварки больших изделий | ||
| Сварка нагревательным элементом | Высокая прочность | Длительное время цикла (180-300 секунд) |
| Гладкий сварной шов | Необходимость поддерживать в чистоте нагревательный элемент | |
| Возможность сварки 2 и более компонентов | Необходимость периодической регулировки инструмента | |
| Надежность и адаптивность | Большое потребление энергии | |
| Возможны затруднения в обработке сложных деталей | ||
| Инфракрасная сварка | Относительно короткое время цикла 60 секунд) | Трудоемкий процесс управления |
| Бесконтактная сварка | Дороговизна контурных нагревателей | |
| Отсутствие механической нагрузки | ||
| Возможность контурной обработки | ||
| Сварка горячим газом | Отсутствие механической нагрузки на детали | Высокое потребление энергии |
| Высокая прочность шва | Дороговизна оборудования | |
| Возможность контурной обработки | ||
| Ультразвуковая сварка | Короткое время цикла (10 секунд) | Механическая нагрузка |
| Возможность интеграции в производственную линию | Необходимость в защите слуха | |
| Адаптивность | Повреждения от резонанса | |
| Лазерная сварка | Качество (незаметный шов) | Ограниченность в используемых материалах |
| Отсутствие механической нагрузки | Необходимость в защите глаз | |
| Большая адаптивность и возможность интеграции в производство | Невозможность автоматизации процесса | |
| Точность и воспроизводимость |
Компания Георг Утз принимает заказы на сварку пластмасс любой сложности. Если у Вас возникли вопросы по сварке промышленной тары, свяжитесь с нашими специалистами по телефону +7 (499) 391-79-33 или электронной почте [email protected]
Ультразвуковая сварка — Справочник химика 21
По окончании формирования приборных структур пластины разделяют на отдельные кристаллы, разрезая их алмазным диском (наиб, часто) или др. способами. Кристаллы монтируют в корпус или на кристаллодержатель, после чего их контактные площадки соединяют (обычно ультразвуковой сваркой) с внеш. выводами на корпусе (кристалло-держателе) тонкими (10-30 мкм) проволочками из А1 или Аи. [c.557]На легковых автомобилях, как прави ю, применяются фильтры неразборной конструкции (см. рис. 51), корпус и крышки которш выполняются из полиамидов и сополимеров различных марок. Соединение корпуса и крышки фильтра производится различными способами, например ультразвуковой сваркой, сваркой трением, завальцовкой и т.д. [c.123]
При ультразвуковой сварке листового винипласта путем соединения листов на усг наибольшая прочность сварного соединения достигается при скосах кромок под углом 30 и 45° [121 ]. [c.384]
Полипропилен удовлетворительно сваривается в струе инертного газа при температуре 160—165° С и хорошо — ультразвуковой сваркой [19]. Сополимер этилена с пропиленом удовлетворительно сваривается в струе инертного газа при температуре 250—300° С и контактным способом за счет тепла, получаемого от металлических нагревателей. Последний способ широко применяется для сварки листового материала и пленок [162]. [c.385]
Ультразвуковая сварка пластических масс. — Сварочное про-ад одство , 1959, № 9. [c.751]
Машины для ультразвуковой сварки [c.766]
На рис. ХуП.22 изображена машина ПУТ-2 для точечной и прессовой ультразвуковой сварки. [c.766]
Ультразвуковая сварка требует сложного и дорогого оборудо- вания, поэтому ее целесообразно применять лишь в тех случаях, когда другие способы непригодны. [c.351]
Источниками ультразвука могут быть, например, установки для ультразвуковой сварки пластмасс. [c.57]
При сварке пластмасс механические перемещения конца волновода перпендикулярны свариваемым поверхностям и происходят в одном направлении с прилагаемым давлением. Машина для сварки включает те же элементы, что и установка для ультразвуковой сварки металлов [6], [8]. [c.203]
Характеристика машин для ультразвуковой сварки пластмасс [c.205]
Машина имеет специальный стол, что позволяет осуществить сварку крупногабаритных изделий. Блок колебаний расположен сверху. Машина предназначена для точечной и прессовой ультразвуковой сварки крупногабаритных изделий из пластмасс толщиной до, 10 мм. [c.206]
Особенности ультразвуковой сварки состоят в том, что [c.210]
Ультразвуковая сварка особенно пригодна для сборки изделий, если доступ к месту соединения затруднен и свариваемый материал, подвергнутый ориентации, не допускает нагрева по всему объему. Сварка, осуществляемая другими методами, нарушает ориентированную структуру полимера в местах нагрева, ослабляя этим сварной шов. [c.313]Ультразвуковая сварка осуществляется за счет преобразования колебательной энергии в тепловую. Ультразвуком свариваются практически все термопластичные пленочные материалы, способные при нагревании переходить в вязко-текучее состояние. Широко применяется ультразвуковая сварка при упаковке сухого молока, жиросодержащих и других продуктов, попадание которых в сварные швы резко снижает их прочность. При ультразвуковой сварке опасность этого исключается [2, с. 5]. Однако относительно высокая стоимость оборудования и небольшая скорость сварки ограничивают [c.127]
Задание 6. Провести ультразвуковую сварку пластмасс. … Литература…………………… [c.5]
ЗАДАНИЕ 6. ПРОВЕСТИ УЛЬТРАЗВУКОВУЮ СВАРКУ ПЛАСТМАСС [c.177]
Ультразвуковая сварка пластмасс основана на нагревании соединяемых поверхностей за счет превращения энергии механических колебаний ультразвуковой частоты (более 20 000 Гц) в тепловую энергию. При ультразвуковой сварке термопластов зона шва должна быть нагрета до температуры вязкотекучего состояния. При ультразвуковой сварке реактопластов соединяемые поверхности необходимо нагреть до такой температуры, при которой образуются химические связи между функциональными группами полимера. [c.177]
Особенность ультразвуковой сварки пластмасс состоит в том, что механические колебания ультразвуковой частоты и давление на свариваемые поверхности действуют в одном направлении. [c.177]
Поскольку ультразвуковой сварке легче всего поддаются жесткие термопласты с большим модулем упругости Е 20 ООО кгс/см ), в качестве образцов для сваривания рекомендуется использовать поликарбонат дифлон марки К или полиакрилат дакрил-2М, изготовленные в виде брусков размером 10 X X 15 X 40 мм в количестве по 84 шт. [c.177]
Важнейшими технологическими параметрами ультразвуковой сварки являются амплитуда и частота колебаний инструмента, давление прижима инструмента к свариваемым деталям и продолжительность пропускания ультразвука. [c.179]
Изучить тепловые процессы при ультразвуковой сварке [c.180]
Сварка пламенем Сварка излучением Сварка плазмой Сварка нагретым газом Сварка нагретым инструментом Сварка закладным элементом Сварка расплавом Сварка р-рителем Лучепрессовая сварка Ультразвуковая сварка Сварка трением Высокочастотная сварка [c.295]В то же время практическое применение находят твердые капсулы,, заполняемые жидким содержимым [24, 25] (чаще это жирорастворимые витамины). При этом для предотвращения возможности вытекания наполнителя производят герметичное запечатывание места соединения корпуса и крышечки, что может быть достигнуто различными способами механической термической сваркой, наложением бандажа сложнокомпонентными растворами, содержащими желатин, ультразвуковой сваркой, низкомолекулярной термической герметизацией, нанесением пленочного покрытия на поверхность капсулы [24,26,27]. [c.454]
Мягкие капсулы обеспечивают высокую степень герметичности содержимого и стабильность лекарственных средств при их длительном хранении, препятствуя быстрому прогорканию растительных масел, потерям легколетучих веществ (например, эфирных масел), разрущению лабильных ингредиентов под воздействием неблагоприятных внещних факторов (кислород воздуха, прямой солнечный свет и др.). В свою очередь, легкотекучие наполнители могут быть легко инкапсулированы как в мягкие, так и в твердые желатиновые капсулы [43]. Однако твердые капсулы, заполненные такими наполнителями, требуют применения специальных технологических приемов для предотвращения их возможного вытекания. Дополнительная герметизация твердых капсул может быть достигнута рядом способов механической термической сваркой, наложением бандажа из сложнокомпонентных желатинсодержащих растворов, ультразвуковой сваркой, низкомолекулярной термической герметизацией, нанесением пленочного покрытия на всю поверхность капсулы и др. [44,45]. [c.459]
Переработка и применение. П. п. перерабатывают в изделия штампованием, пневмо- и вакуумформова-ниом. Пленки этого типа хорошо свариваются при помощи тепловой и ультразвуковой сварки, а также склеиваются ароматич. растворителями или р-ром полистирола в собственном мономере. На П. п. легко наносить печать, их можно подвергать металлизации. [c.22]
Ультразвуковая сварка. Способ основан на нагреве соединяемых поверхностей в результате превращения энергии механич. ультразвуковых колебаний с частотой 15—50 кгц в тепловую. Соединяемые детали зажимают между концом инструмента и опорой. С. происходит в момент подачи ТВЧ от ультразвукового генератора на обмотку вибратора, выполненного из магнитострик-ционного или пьезокерамич. материала. Продольные высокочастотные механич. колебания, возникающие в этом материале вследствие магнитострикционного или пьезоэлектрич. эффекта, передаются через стержневые волновод и инструмент в зону шва. [c.190]
Пашина типа 950 — напольный на стойке полуавтомат для наполнения и укупоривания пластмассовых туб.Аналогична машине Гном ти па 930,но в отличие от последней снабжена узлом ультразвуковой сварки,расходным бункером без обогрева и электррщитом питания узла сварки.По леланию машина поставляется с узлом укупорки только для металдяческих туб.Производительность машины до 2000 туб/час. [c.478]
Механохимические процессы при ультразвуковой сварке и спекании порошков полимеров, отличные от возбуждаемых при кавитации в жидких средах, представляются очень перспективными и заслуживают всестороанего и-сследовайия. [c.293]
Для ультразвуковой сварки применяют установки, в которых ток с ультразвуковой частотой (15—50 кГц) от генератора подается в обмотку вибратора. В результате этого в сердечнике вибратора возникают продольные механические колебания, частота которых соответствует частоте тока. Вибрация передается на волновод и далее на свариваемые детали. В нижней части установки расположен отражатель с рычагом, на конец которого подвещи-вается груз, создающий давление на свариваемые детали. Таким образом, создается акустическая цеиь вибратор — волновод — свариваемые детали — отражатель. Энергия механических ультразвуковых колебаний переходит в свариваемых деталях в тепловую, в результате чего они свариваются. Ультразвуковая сварка требует применения дорогого и сложного оборудования, поэтому ее целесообразно применять лишь тогда, когда неприемлемы другие методы. [c.301]
Мордвинцева А. В. Опыт ультразвуковой сварки пластмасс В сб. МВТУ, № 101 Сварка цветных сплавов, редких металлов и пластмасс М., Оборонгйз, 1961. [c.218]
Мордвинцева А. В. Ультразвуковая сварка малогабаритных обо лочек из полиэтилена. В сб. МВТУ, № 106 Сварка цветных сплавов и некоторых легированных сталей , М., Оборонгйз, 1962. [c.218]
Сварка пластмасс — Энциклопедия по машиностроению XXL
Разработана сварка пластмасс газовыми теплоносителями, нагревательными элементами ТВЧ., ультразвуком, трением, с помощью химических реакций. [c.57]Параметрами ультразвуковой сварки являются мощность генератора колебаний, давление сварки, амплитуда колебаний и время сварки. Ультразвуковую сварку применяют для получения точечных и шовных соединений металлов и сплавов небольшой толщины (как правило, менее 1 мм) и для сварки пластмасс. [c.120]
Энергетический анализ показывает, что все известные в настоящее время процессы сварки металлов осуществляются введением только двух видов энергии — термической и механической или их сочетания. Поэтому в группу особых процессов пока могут быть включены только нейтронная сварка пластмасс и (условно) склеивание, которое практически происходит без введения энергии. Сварка вакуумным схватыванием (не в отдельных точках, а по всему стыку) возможна только при наличии сдавливания, поэтому она также отнесена к механическим процессам, хотя при сварке здесь энергия может даже выделяться, а не вводиться извне. [c.21]
Нагрев ТВЧ применяют и для сварки пластмасс, однако частота используемого там тока значительно выше — до 40 МГц, причем свариваться могут лишь пластмассы с относительно большим тангенсом угла диэлектрических потерь (tg6) — полиметил-метакрилат, поливинилхлорид и т. д. [c.134]
К зависимости от вида соединения и свойств свариваемого материала при УЗ-сварке в материале могут создаваться сдвиговые (металлы) или нормальные (пластмассы) колебания, причем для сварки пластмасс основным фактором служит нагрев вещества при возбуждении в нем механических УЗ-колебаний. [c.137]
Сварка винипласта и полиэтилена производится горячим воздухом с присадочным прутком. Разработаны методы сварки пластмасс нагревательным элементом, токами высокой частоты, ультразвуком. [c.24]
При газовой сварке оплавление элементов деталей и прутка присадочного материала происходит в струе газового пламени. Этот вид сварки весьма эффективен при сваривании деталей из металлов или сплавов, обладающих различными температурами плавления, а также при сваривании пластмассовых деталей. Наиболее распространенной является сварка пластмасс газовыми теплоносителями (газотермическая сварка). [c.401]
Сварка горячим газом. При сварке пластмасс горячим газом с присадочным прутком получают сварные швы таких же типов, как при сварке металлов. [c.153]
Сварка пластмасс — прогрессивный технологический процесс, с помощью которого получают неразъемные соединения пластмассовых узлов и изделий. По сравнению с другими способами соединения (клепкой и склейкой), сварка имеет существенные преимущества. Важнейшие из них высокая производительность, низкая трудоемкость, большая прочность и плотность сварных соединений, экономичность, лучшие условия труда. При сварке требуются меньшие производственные площади, чем при склейке. [c.174]
Сварку пластмасс широко применяют в различных областях промышленности. Наиболее распространена сварка пленочных термопластичных пластмасс. Сваривают также и листовой материал. [c.174]
Известно несколько методов сварки пластмасс (см. схему и табл. 1). Однако некоторые из них находятся еще в стадии разработки. [c.174]
Сварка пластмасс связана с нагревом в месте контакта. В ряде новых способов, помимо теплового воздействия, на образование сварного соединения влияют и другие процессы. По использованию источников нагрева все способы сварки пластмасс можно разделить на две группы. [c.174]
Процесс сварки пластмасс может происходить лишь при определенных условиях. Основными из них являются повышенная температура в месте сварки (величина ее должна достигать температуры вязкотекучего состояния), плотный контакт свариваемых поверхностей и оптимальное время процесса. [c.175]
Многие термопластичные пластмассы не имеют отчетливо выраженной температуры плавления. При нагреве они постепенно переходят из пластического в вязкотекучее состояние. Процесс сварки обычно идет в узких температурных границах выше температуры размягчения, но ниже температуры разложения пластмасс. Поэтому при любом виде сварки надо стремиться, чтобы в зоне сварки пластмасса не достигала жидкотекучего состояния. Обычно сварку производят при вязкотекучем состоянии с применением давления. Поскольку пластмассы малотеплопроводны, то при некоторых способах сварки только тонкий поверхностный слой достигает вязкотекучего состояния. Легче свариваются те термопластичные материалы, у которых более широкий диапазон температуры размягчения без резко выраженной точки плавления. [c.180]
При таком способе сварки кромки нагреваются подогретыми газами (воздухом, азотом, аргоном и др.), либо непосредственно продуктами сгорания горючего газа (ацетилена, водорода и др.) в воздухе. Впервые сварка пластмасс была осуществлена при помощи нагретого воздуха. Этот метод известен уже много лет и являлся до последнего времени наиболее распространенным. [c.181]
Оборудование сварочных постов зависит от используемого газа теплоносителя и источников его нагрева. Применять горючий газ непосредственно для сварки пластмасс нельзя вследствие высокой температуры сварочного пламени. [c.183]
Простейшее приспособление для сварки пластмасс показано на фиг. 6. Но этим способом можно сваривать, используя прутки малого диаметра. Швы, выполненные по этой схеме, достигают на разрыв 80—90% прочности основного материала. [c.187]Сварку пластмасс трением осуществляют по тому же принципу, что и сварку металлов (см. табл. 1). При этом механическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно на свариваемых поверхностях, что позволяет получить наибольший к. п. д. [Ц ]. [c.197]
В настоящее время сварку пластмасс ведут по схеме, приведенной в табл. 1. Режим процесса подбирают так, чтобы в течение нескольких секунд концы деталей нагрелись до необходимой температуры. Когда температура будет достигнута, относительное движение поверхностей трения прекращается, и приложенное давление Р обеспечивает сварку. Процесс сварки заканчивается естественным охлаждением изделия, сжатого осевым усилием. [c.197]
На фиг. 12 показана схема простейшей конструкции для сварки пластмасс ультразвуком. Основной узел машины — вибратор 1, изготовленный из пермендюра и охлаждаемый водой. Вибратор преобразует ток высокой частоты, получаемый от ультразвукового генератора, в механические колебания, которые передаются на волновод 2, являющийся одновременно усилителем — концентратором механических продольных колебаний. Конец волновода 2 служит рабочим органом. [c.203]
Характеристика машин для ультразвуковой сварки пластмасс [c.205]
Машина ПУТ-2 для точечной и прессовой сварки пластмасс ультразвуком полуавтоматическая. В этой установке вибратор расположен снизу и на него передается давление при помощи рычажной системы с грузами. Внизу имеется педальное устройство, которым снимают давление. Сверху расположена жесткая подвижная опора. Время сварки регулируется электронным реле. [c.206]
Для точечной и прессовой сварки пластмасс ультразвуком можно использовать станину и механическую часть обычной контактной точечной машины или ультразвуковой станок для механической обработки. [c.206]
Для сварки могут применяться различные ультразвуковые генераторы, мощность которых выбирается в зависимости от толщины свариваемых изделий и свойств материала. Технические характеристики некоторых ультразвуковых генераторов, выпускаемых нашей промышленностью и пригодных для сварки пластмасс, приведены в табл. 15. [c.206]
До настоящего времени еще не разработаны единые условия механических испытаний сварных соединений пластмасс. Методы прочностных испытаний, принятые для металлов, не могут быть целиком перенесены на испытания пластмасс и их сварных соединений. Поэтому многие организации при разработке технологии сварки пластмасс разрабатывают также методику испытания качества сварных швов [16]. При подготовке образцов для испытаний на растяжение усиление шва снимают, плоскости тщательно обрабатывают и выравнивают. [c.214]
Ультразвуковая сварка пластмасс — — Частота 18—26 кгц Мощность 2—4 кет — — — о 5 [c.997]
В отличие от схемы сварки металлов при сварке пластмасс ультразвуковые колебания вводятся в направлении приложенного давления перпендикулярно свариваемым поверхностям. [c.338]
Механическое воздействие высокочастотных колебаний способствует более тесному контакту между размягченными поверхностями пластмасс. Схема машины для ультразвуковой сварки пластмасс показана на фиг. 19. [c.338]
Машины для ультразвуковой сварки пластмасс состоят из тех же элементов, что и при сварке металлов. [c.338]
Сварка пластмасс ультразвуком имеет следующие преимущества по сравнению с другими способами [c.338]
Способ сварки пластмасс ультразвуком [10 предложен и разработан в сварочной лаборатории МВТУ и МЭИ. [c.338]
| Фиг. 19. Схема машины для сварки пластмасс ультразвуком I — вибратор 2 — волновод 3 — опора 4 — диафрагма 5 — резиновая опора. |
Пластмассы обрабатываются резанием, штамповкой-вырубкой а также свариваются. При обработке и сварке пластмасс необходимо учитывать их особые свойства. [c.302]
Сварка и склеивание. Многие термопластич1 ые пластмассы могут хорошо соединяться сваркой, наподобие сварки металлов. Нагрев при сварке пластмасс осуществляется струей горячего воздуха с успехом используется сварка С применением нагрева в поле высокой частоты. Применяется также склеивание пластмасс друг с другом и с другими материалами при помощи соответствующих клеев. [c.150]
При сварке пластмасс механические перемещения конца волновода перпендикулярны свариваемым поверхностям и происходят в одном напрдвлении с прилагаемым давлением. Машина для сварки включает те же элементы, что и установка для ультразвуковой сварки металлов [61, [8]. [c.203]
Ультразвуковая сварка пластмасс
Ультразвуковая сварка пластмасс использует высокочастотное вертикальное движение для получения тепла и потока термопластического материала на стыке сопрягаемых деталей. Давление поддерживается после прекращения подачи энергии, чтобы обеспечить повторное затвердевание переплетенного пластика в месте соединения, скрепляя детали однородным или механическим соединением. Этот процесс предлагает экологически безопасные средства сборки в отличие от обычных клеев или механических креплений.
Ищете идеальное решение для ультразвуковой сварки пластмасс для вашей области применения? Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.
Приложения
Ультразвуковая сварка пластмасс используется в производстве потребительских товаров, автомобильных компонентов, медицинского оборудования и почти во всех отраслях промышленности. Металлические вставки могут быть закреплены в пластике, а разнородные материалы часто могут быть соединены с помощью надлежащей конструкции инструментов. ToolTex специализируется на сварке подушек подушки безопасности и работал над несколькими автомобильными приложениями.См. Ниже дополнительную информацию о приварке подушечек пальцев.
точность
Даже самый простой ультразвуковой пресс с таймером обеспечивает разумную точность, а переход к устройствам на основе энергии, прессам с линейной кодировкой или сервоприводом значительно улучшает повторяемость сборки с допусками менее одной тысячной (0,001 ″) дюйма. .
Совместное проектирование и оснастка
ToolTex проведет вас через процесс определения наилучшего типа и геометрии соединения для материала и области применения, которую вы разработали… до того, как вы начнете резать форму для литья под давлением.Мы начинали как специалисты по ультразвуковой сварке пластмасс и являемся давними партнерами основателя этой технологии — компании Sonics & Materials. Если ваш продукт может быть сварен с помощью ультразвуковой сварки пластмасс, мы можем разработать инструменты, которые вам понадобятся для прочной и надежной обработки.
Обработка
Большинство ультразвуковых сварных швов выполняются за секунды, что устраняет необходимость в дорогостоящих расходных материалах… без «винтов или клея». У нас есть клиенты с ультразвуковым оборудованием и инструментами, которые эксплуатируются более десяти лет с миллионами безотказных циклов.От настольных сварочных аппаратов до полностью интегрированных систем с несколькими двигателями и последовательного управления мощностью от одного источника — ToolTex разрабатывает и изготавливает лучшее решение для ваших технологических нужд.
Сварка Toepad
ToolTex потратил годы на совершенствование процесса сварки пальцев ног с помощью ультразвука. Благодаря использованию ультразвука 15 кГц мы можем добиться превосходной прочности по сравнению с другими методами, а отделка не похожа ни на какие другие.
Поскольку наш процесс формирует дизайн и текстуру подноса во время сварки, больше нет необходимости в предварительно отформованных деталях; требуются только виниловые вырезы толщиной 1–1,5 мм.
Этот блок питания и преобразователь прошли 5-летние испытания на рынке.
Это небольшой по размеру, но мощный инструмент для точечной сварки, разбивки на столбики и ультразвуковой резки.
Он используется для сварки яичных лент, навозных лент, точечной сварки дверных панелей, ультразвуковой резки и многих других применений.
Компактная система по компактной цене!
Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной информации.
| Выходная мощность: | 150 Вт |
| Выходная частота: | 40 кГц |
| Установка времени сварки: | 0–9,99 сек |
| Диапазон амплитуд: | Зависит от конструкции рупора |
| Размеры: | 4.25 ″ x 12 ″ x 10 ″ (108 x 305 x 254 мм) |
| Вес блока питания: | 13,5 фунтов (6,12 кг) |
| Компактная рукоятка Вес: | 1 фунт (0,45 кг) |
| Компактный размер рукоятки: | 1,5 дюйма x 7 дюймов |
| Длина кабеля: | 6 ′ |
Ультразвуковая сварка и сварка пластмасс | MWES
Midwest Engineered Systems может автоматизировать процессы сварки пластмасс в любой ситуации.От небольших автономных систем до крупных роботизированных интегрированных процессов — MWES индивидуально проектирует каждую систему сварки пластмасс для ваших специализированных технологических нужд. Обладая обширными знаниями, опытом и сертификатами, наши опытные профессионалы могут предоставить специализированные услуги, независимо от того, нужна ли вам пластиковая деталь, изготовленная на заказ, или ремонт на месте вашей текущей системы сварки пластмасс. Автоматизированные системы для сварки пластмасс предлагаются в различных диапазонах возможностей в зависимости от ваших потребностей в сварке пластмасс, независимо от того, просты ли детали или имеют сложную геометрию.
MWES имеет опыт интеграции, включая сварку маятниковой сваркой и скоростную сварку.
Ультразвуковая сварка
Сварка ультразвуком — это процесс соединения термопластов или металлов с использованием тепла, создаваемого механическими воздействиями с высокой частотой. Вырабатывается высокочастотная электрическая энергия, которая преобразуется в это высокочастотное механическое движение. Приложенная сила используется в сочетании с механическим движением для создания теплового трения на сопрягаемых поверхностях или на стыках металлов или термопластов.Это тепловое трение заставляет детали плавиться вместе, образуя молекулярную связь, которая усиливается, когда материалы снова остывают. В случае металлов тепловое трение повышает температуру металлических поверхностей примерно до одной трети от их точки плавления. Вместо того, чтобы плавить металлы, тепловое трение удаляет пленки и оксиды металлов с металлических поверхностей, позволяя атомам металла перемещаться между поверхностями и сплавлять металлы вместе.
Преимущества ультразвуковой сварки заключаются в том, что они снижают производственные затраты, создают очень эффективное соединение с высококачественным уплотнением, не требующим присадок, и имеют более быстрое время сварки, чем большинство других традиционных сварочных процедур.
Сварка пластмасс
Сварка пластмасс — это тип сварки, при котором происходит сплавление двух совместимых друг с другом термопластов. Сварка пластмасс в принципе работает так же, как и сварка металлов. Процесс включает в себя доведение двух пластмассовых областей или поверхностей до точки плавления, а затем приложение силы для объединения пластмассы. Процесс сварки можно дополнить пластиковым присадочным стержнем, аналогичным свариваемым пластмассам.
Преимущества сварки пластмасс включают их универсальность и долговечность.Сварочные работы для пластмасс могут привести к созданию небольших сложных деталей или к созданию довольно больших пластиковых резервуаров, предназначенных для хранения химикатов. По сравнению со сваркой металлов сварные пластмассы имеют более низкие производственные затраты, более устойчивы к коррозии и их легче транспортировать.
Маятниковая сварка
Маятниковая сварка— лучший выбор для коротких сварных швов, а также, когда сопрягаемые поверхности находятся в труднодоступных местах. Этот метод получил свое название от маятникового движения, которое используется для равномерного нагрева сварочного стержня и основного пластикового материала.Одним из преимуществ маятниковой сварки является то, что оператор может контролировать поток материала во время процесса сварки, что приводит к более точному сварному шву.
Хорошая маятниковая сварка требует трех элементов; надлежащая температура, постоянная скорость сварки и равномерно распределенное давление на сварочный стержень. Все эти элементы вместе приводят к образованию пены на краях сварного шва, что означает, что сварной шов имеет хорошее проплавление и прочность. У сварного шва должно быть время остыть, прежде чем будут выполнены какие-либо обрезки или чистка, чтобы сварной шов полностью раскрыл свой потенциал прочности.
Скоростная сварка
Скоростная сварка наиболее эффективно используется при сварке больших участков. Он получил свое название от того факта, что это, как правило, более быстрый процесс по сравнению с методом маятника. Процесс скоростной сварки наиболее подходит для соединения пластмасс в узких углах. Скоростная сварка похожа на паяльник по внешнему виду и мощности, с той лишь разницей, что для скоростной сварки используется подающая трубка для пластикового сварочного стержня.
Что такое ультразвуковая сварка и подходит ли она мне? — RevPart
Что такое ультразвуковая сварка и подходит ли она мне?
Изучая способы соединения пластиковых деталей, вы почти наверняка остановитесь на процессе, который попадает в одну из следующих категорий: механический, клеящий или сварочный.Механические процессы, такие как защелкивание, винты или заклепки, отлично подходят, если продукт необходимо разобрать в течение его срока службы или если продукт будет использоваться в небольших объемах. Клеи, такие как клей, образуют более прочную связь и превосходно склеивают два разнородных материала. Процессы сварки пластмасс носят постоянный характер, не требуют расходных материалов и используют сочетание тепла и давления для соединения деталей друг с другом. При оценке методов производства не следует упускать из виду один конкретный метод сварки: ультразвуковую сварку.
Что такое ультразвуковая сварка?
Проще говоря, ультразвуковая сварка использует высокочастотные колебания для нагрева и соединения двух частей, которые соприкасаются под давлением. Эти высокочастотные колебания в большинстве случаев превышают пределы человеческого слуха. Диапазон человеческого слуха составляет от 20 Гц до 20 кГц, в то время как ультразвуковые частоты, используемые в этих сварочных аппаратах, обычно находятся в диапазоне от 15 кГц до 75 кГц. Этот метод был запатентован в 60-х годах и впервые использовался в индустрии игрушек.С тех пор технология продолжает развиваться и используется в таких отраслях, как медицина, электроника, упаковка и автомобилестроение. Ультразвуковая сварка может использоваться как для пластмасс, так и для металлов, но в этой статье основное внимание будет уделено сварке пластмасс. Чтобы лучше понять ультразвуковую сварку, давайте рассмотрим компоненты сварочного аппарата.
Источник питания . Каждый аппарат ультразвуковой сварки начинается с источника питания. Источник питания иногда называют частотным генератором, потому что он потребляет стандартную электрическую мощность (обычно 115 В) при 60 Гц и преобразует ее в рабочую частоту примерно 20 кГц или 20000 циклов в секунду.Другие обычно доступные выходные частоты находятся в диапазоне 15-70 кГц. Этот высокочастотный ток затем передается по специальному кабелю в ультразвуковой пакет.
Ультразвуковой блок. Стек — это не что-то одно, а комбинация трех основных компонентов: преобразователя, усилителя и сварочного рупора. В пластиковом сварщике, ультразвуковая стек выравниваются по вертикали и находится над свариваемыми деталями в поддерживаемом колонке.
Конвертер. Преобразователь представляет собой пьезоэлектрический преобразователь, на который подается высокочастотный ток от источника питания и который выдает механические колебания с той же частотой. Преобразователь работает за счет пьезоэлектрического эффекта — вспомните кварцевые часы. Таким образом, пьезоэлектрический эффект возникает, когда механическая деформация (изменение формы из-за давления) происходит в материале-кандидате, который, в свою очередь, генерирует электрический заряд. Пьезоэлектрический эффект работает и в обратном направлении. Если к материалу приложить электрическое поле, он изменит форму.Пьезоэлектрические преобразователи, используемые в ультразвуковых преобразователях, состоят из множества пьезоэлектрических керамических дисков, покрытых с обеих сторон металлическими пластинами. Все они хранятся под давлением в титановом цилиндре. Источник питания передает на это устройство высокочастотный ток, который генерирует быстро меняющиеся электрические поля. Эти быстро меняющиеся электрические поля вызывают быстрое изменение формы пьезоэлектрического материала, что приводит к высокочастотным колебаниям. Титановый цилиндр помогает передать эту вибрацию усилителю.
Бустер. Усилитель — это реактивный компонент преобразователя, который помогает усилить или ослабить вибрацию. Колебания, исходящие от преобразователя, имеют приблизительную амплитуду (от нуля до пика) 8 микрометров (диаметр эритроцита). Эта амплитуда должна часто изменяться для успешной передачи необходимой энергии сварному соединению. Усилитель увеличивает или уменьшает
амплитуду вибрации в определенном соотношении. Это соотношение определяется геометрией и распределением массы ускорителя, каждый из которых специально спроектирован для достижения этого отношения.Например, бустеры с большей массой около рупора уменьшают выходную амплитуду. Типичные коэффициенты усиления составляют 1: 0,6 (уменьшение амплитуды) и 1: 2,0 (двойная амплитуда) и обычно изготавливаются из титана или алюминия. Отношение также может быть выражено как «усиление», где усиление равно выходной амплитуде, деленной на входную амплитуду. Бустер — не единственный компонент стека, который может изменять амплитуду акустических волн.
Рупор или сонотрод. Рупор иногда чаще называют сонотродом за пределами США.Рупор принимает колебания от усилителя и дополнительно усиливает или ослабляет амплитуду акустических волн. Рупор также отвечает за приложение этих вибраций к свариваемым деталям при прямом контакте. В аппарате для сварки пластмасс рупор и усилитель вибрируют в осевом направлении с рабочей частотой, задаваемой источником питания. Рупор контактирует с верхней пластиковой деталью и передает эти колебания перпендикулярно поверхности детали. Металлические рожки сварщика, напротив, лежат горизонтально, а вибрации прикладываются параллельно поверхности деталей.Уникальная конструкция рупора позволяет его концам постоянно двигаться в противоположных направлениях, в то время как центр рупора остается на месте. Умножив выходную амплитуду преобразователя на коэффициент усиления усилителя и на коэффициент усиления рупора, вы можете найти эффективную выходную амплитуду стека, приложенную к детали. Титан является предпочтительным материалом для изготовления рожков из-за его механических свойств, таких как высокая усталостная прочность и твердость, но также существуют экономичные рожки из алюминия и стали для правильного применения.Существует множество форм рожков, каждая из которых имеет собственное уникальное применение, и для особых случаев можно изготавливать рожки по индивидуальному заказу. Круглый рупор, например, полезен, когда детали должны быть приварены по окружности. Прежде чем рог сможет воздействовать на заготовку вибрацией, его необходимо сначала опустить на место.
Привод. Привод отвечает за опускание пакета на свариваемые детали. Он также должен прикладывать силу, соответствующую желаемому приложению.Приводы для ультразвуковой сварки обычно имеют пневматический или электрический привод и обеспечивают сварочное усилие в диапазоне 50-750 фунтов. Приводы, используемые в аппаратах для ультразвуковой сварки металлов, могут приводиться в действие гидравликой и воспринимать больше силы. Точное усилие будет определяться в зависимости от конструкции свариваемых деталей.
Гнездо или наковальня. Обычно свариваются две части — верхняя половина и нижняя половина. Нижняя половина находится в приспособлении, называемом гнездом. Гнездо будет направлять вибрации на поверхность раздела между двумя частями.Когда приспособление, удерживающее нижнюю часть, более плоское, его можно назвать наковальней. При сварке длинных швов некоторые машины имеют подвижную опору, которая перемещает деталь, удерживая сварщика на месте.
Процесс ультразвуковой сварки. Теперь, когда вы знаете основные компоненты ультразвукового сварочного аппарата, пришло время понять, как работает типичный цикл сварки:
Первый шаг — загрузить детали в гнездо вручную или с помощью автоматизации — автоматизация используется в больших объемах.Затем органы управления сварочного аппарата будут работать в одном из четырех режимов:
Сварка по времени. Weld-by-time запускает последовательность сварки в течение заданного времени. В течение многих лет это был стандартный способ сварки. Недостатком этого процесса является то, что это система с разомкнутым контуром (без обратной связи). С появлением строгих требований к качеству в таких отраслях, как медицина, метод сварки по времени не всегда может обеспечить требуемый уровень стабильности. Если одна часть немного отличается от другой, то обратная связь не учитывается.Это приводит к различиям в качестве сварного шва и общих характеристиках деталей. По мере того, как новые датчики и усовершенствованные элементы управления становятся более доступными, были разработаны лучшие режимы сварки.
Общая энергия. Одна из теорий успешной сварки состоит в том, что для данной детали необходимо приложить определенное количество энергии к границе раздела деталей для получения удовлетворительного сварного шва. В режиме общей энергии измеряется мощность, потребляемая сварщиком, и регулируется продолжительность процесса сварки для достижения желаемой подводимой энергии (мощность x время = энергия).Этот метод, хотя и хорош в теории, трудно предсказать фактическую энергию, приложенную к сварному шву, из-за потерь в машине (например, потери энергии в приспособлении).
Расстояние сворачивания (относительное). С помощью линейного энкодера система управления может измерять расстояние, на которое рупор погружает верхнюю часть в нижнюю часть во время сварки. Измерение начинается, когда рупор впервые соприкасается с верхней частью (когда привод опускается), и заканчивается после достижения заранее установленного расстояния. Это заданное расстояние — это расстояние схлопывания — величина, на которую плавится граница раздела между двумя частями.Этот метод является предпочтительным во многих ситуациях, поскольку вы можете точно контролировать глубину сварного шва.
Абсолютное расстояние. Когда габаритные размеры свариваемой детали имеют решающее значение, предпочтительным методом является «абсолютное расстояние». Используя датчик линейных перемещений, сварщик будет продолжать цикл сварки до тех пор, пока не будет достигнут определенный общий размер детали (обычно общая высота). Методы полной энергии, расстояния коллапса и абсолютного расстояния включают петли обратной связи, что делает их замкнутыми системами.
После того, как был выбран режим управления, исполнительный механизм нажимает на стопку. Рупор в конечном итоге соприкасается с верхней частью, и к нему прилагается нагрузка. Между тем, источник питания подает ток на преобразователь, который выводит высокочастотную вибрацию через усилитель и рупор. Рупор подает эту ультразвуковую волну на свариваемые детали. Одна из частей обычно имеет на интерфейсе распределитель энергии. Направитель энергии представляет собой небольшой формованный выступ высотой чуть менее 1 миллиметра со сторонами под углом 60-90 градусов.Из-за вибраций и трения направитель энергии расплавится и создаст молекулярную связь с поверхностью другой части. Время сварки обычно занимает менее секунды, после чего сварной шов быстро охлаждается из-за того, что температуры плавления остаются локализованными на границе раздела деталей. Времени лечения тоже нет. После этого привод полностью втягивается, и детали можно снимать вручную или автоматически.
Лучшие методы проектирования.
При оценке ультразвуковой сварки как метода изготовления важно помнить, что одни пластмассы свариваются лучше, чем другие.
• Благодаря своему химическому составу и тонкости термопластические пленки и ткани легко свариваются ультразвуковыми методами.
• Аморфные термопласты (такие как АБС) также являются идеальными кандидатами.
• Полукристаллические термопласты (например, нейлон) труднее, но их можно сделать.
• С другой стороны, термопластические эластомеры не подходят для ультразвуковой сварки и обычно не рекомендуются.
Различные материалы имеют разные диапазоны амплитуды, необходимые для эффективной сварки.Большинство поставщиков аппаратов для ультразвуковой сварки могут предоставить эталонные настройки для различных материалов. Сваривать два разных пластика можно, если их настройки не слишком различаются.
Размер деталей также является важным фактором. Ультразвуковая сварка превосходит мелкие детали. Насколько большой слишком большой? Вот несколько практических правил:
• Чем сложнее материал, тем меньше может быть его максимальный размер. Нейлон (сложный) может быть только около 3,5 дюймов, а ABS (легкий) — около 10 дюймов.
• Более низкие частоты (15 кГц) требуют инструментов большего размера (10 ″).Для более высоких частот (40 кГц) требуются инструменты меньшего размера (2,5 дюйма).
Геометрия детали влияет на возможность получения чистых сварных швов. Ультразвуковая сварка хорошо работает с тонкостенными деталями, длинными стенками без опоры и внутренними сварными швами. Сложная геометрия и глубокие контуры плохо подходят для ультразвуковой сварки.
При разработке интерфейса между частями важно добавить директор по энергии. Направитель энергии работает, чтобы сконцентрировать энергию рожка для начала быстрого плавления. Обычно это треугольный профиль, расположенный в центре стены по всей длине стены.Рекомендуется размещать энергетический директор на части, касающейся рупора. Хорошей отправной точкой является угол 60-90 градусов с высотой, равной 1/8 толщины стены. Практическое правило для требуемой силы привода составляет 1 фунт-сила на каждый линейный миллиметр директора энергии. В конструкции деталей должны быть предусмотрены элементы, помогающие их выровнять. Эти предложения являются лишь отправной точкой и должны быть оценены инженером по применению. Проверенный набор эмпирических данных вместе с установленными процедурами сварки — ключ к успеху проекта.
Преимущества
Ультразвуковая сварка дает много преимуществ по сравнению с альтернативными методами:
• Высокопрочные сварные швы
• Нет расходных материалов — нет крепежа или клея
• Быстро — нет времени отверждения или высыхания. Сварка менее чем за секунду.
• Легко автоматизированный
• Чистый и точный
• Вентиляция не требуется
• Может вызывать вибрацию загрязнений из упаковочных пломб
• Обеспечивает герметичные уплотнения с защитой от несанкционированного доступа
• Низкое энергопотребление — работает короткими импульсами
• Отлично подходит для летучих или термочувствительных продуктов.
• Использует стандартную электрическую мощность (115 В при 60 Гц)
• Установленная технология с большим выбором оборудования
• Относительно низкие капитальные затраты на оборудование
Ограничения и недостатки.
Вот некоторые ограничения, которые следует учитывать при оценке ультразвуковой сварки:
• Размер детали должен быть небольшим
• Геометрия не должна быть слишком сложной
• Ограничена определенными пластиками и их комбинациями
• Ограниченный сварной шов глубина
• Может издавать слышимый высокий шум
При оценке способов соединения пластмассовых деталей в вашем следующем проекте подумайте о преимуществах, которые может принести ультразвуковая сварка, и посмотрите, подходит ли она для вашего приложения.
Karl Hegna
3 Преимущества Предложения по ультразвуковой сварке
Если вам нужно соединить две формованные пластмассовые детали, ультразвуковая сварка с высокой степенью вероятности — лучший выбор для вашего применения. Ультразвуковая сварка — это эффективный способ сплавления деталей из термопласта с использованием энергии высокочастотных акустических колебаний малой амплитуды. В отличие от процессов сварки трением или вибрационной сварки, в которых одна из двух частей перемещается для создания трения, ультразвуковая сварка создает трение за счет акустической энергии, которая создает тепло и соединяет две части вместе на молекулярном уровне.Весь процесс может занять секунды.
Ультразвуковая сварка может использоваться для соединения разнородных материалов, включая твердые и мягкие пластмассы. Он также работает с более мягкими металлами, такими как алюминий или медь, и на самом деле лучше, чем традиционная сварка для материалов с высокой теплопроводностью, поскольку имеет меньшее искажение.
Какие возможности ультразвуковой сварки недоступны для других процессов
Ультразвуковая сварка имеет некоторые ключевые преимущества по сравнению с другими видами сварки:
- Экономит время. Это намного быстрее, чем традиционные методы сварки, так как практически не требуется времени на сушку или отверждение. Это высокоавтоматизированный процесс, который также экономит рабочую силу и помогает быстрее получать нужные детали.
- Экономит производственные затраты. Этот процесс соединяет материалы без использования клея или других клеев, крепежных деталей, таких как винты или паяльные материалы. Он также предлагает преимущество низкого энергопотребления. Снижение производственных затрат приводит к снижению затрат для вашего бизнеса.
- Обеспечивает высококачественное соединение и чистое, плотное уплотнение. Отсутствие наполнителей и чрезмерное нагревание означает отсутствие потенциального попадания загрязнений или теплового искажения. В местах соединения деталей нет видимых швов, что создает гладкую визуально привлекательную поверхность. В результате получается прочное соединение, превосходящее многие другие методы соединения деталей. Санитарно-надежное уплотнение делает ультразвуковую сварку особенно подходящей для упаковки пищевых продуктов и медицинских изделий.
Единственное, что потенциально ограничивает использование ультразвуковой сварки, — это толщина деталей. Если детали не слишком толстые, этот метод является наиболее экономичным и эффективным.
Приложения для ультразвуковой сварки
Эта технология находит широкое применение в различных отраслях промышленности, особенно для небольших, хрупких или сложных компонентов:
- Электрические и компьютерные компоненты: микросхемы, компьютерные диски, флэш-накопители, проводные соединения, катушки возбуждения, конденсаторы
- Автомобильная и аэрокосмическая промышленность: приборных панелей, рулевых колес, воздуховодов, внутренних дверных панелей, компонентов двигателя
- Медицина: фильтры для крови / газа, трубки для диализа, резервуары для кардиометрии, катетеры и фильтры для внутривенных вливаний, датчики сердца для пациентов с шунтированием, даже текстильные изделия, такие как больничные халаты, маски для лица и другая стерильная одежда
- Упаковка: блистерных упаковок, обертки для таких предметов, как шоколадные батончики, упаковки для замороженных продуктов, контейнеры для напитков, таких как молоко или сок, контейнеры для опасных или термочувствительных материалов, таких как боеприпасы или фейерверки
- Потребительские товары: игрушки, инструменты, бутановые зажигалки
Чтобы узнать больше, нажмите здесь.Вы также можете запросить расценки или связаться с Viking Plastics, чтобы обсудить использование этой технологии для ваших нужд.
| Ультразвуковая сварка включает использование высокочастотной звуковой энергии для размягчения или плавления термопласта в месте соединения. Соединяемые детали удерживаются вместе под давлением, а затем подвергаются ультразвуковым колебаниям, обычно с частотой 20, 30 или 40 кГц. Возможность успешно сваривать компонент зависит от конструкции оборудования, механических свойств свариваемого материала и конструкции компонентов.Поскольку ультразвуковая сварка выполняется очень быстро (время сварки обычно составляет менее 1 секунды) и легко автоматизируется, это широко используемый метод. Чтобы гарантировать успешную сварку любых деталей, требуется тщательное проектирование компонентов и приспособлений, и по этой причине данный метод лучше всего подходит для массового производства. Преимущества этого процесса: энергоэффективность, высокая производительность при низких затратах и простота автоматизированного производства на конвейере. Ультразвуковой сварочный аппарат состоит из четырех основных компонентов: источника питания, преобразователя, устройства изменения амплитуды (обычно называемого усилителем) и акустического инструмента, известного как рупор (или сонотрод).Блок питания преобразует электрическую сеть с частотой 50-60 Гц в высокочастотную сеть с частотой 20, 30 или 40 кГц. Эта электрическая энергия поступает в преобразователь. Внутри преобразователя диски из пьезоэлектрического материала зажаты между двумя металлическими секциями. Преобразователь преобразует электрическую энергию в энергию механических колебаний на ультразвуковых частотах. Затем энергия вибрации передается через усилитель, который увеличивает амплитуду звуковой волны.Затем звуковые волны передаются на рог. Рупор — это акустический инструмент, который передает энергию вибрации непосредственно собираемым деталям, а также оказывает давление при сварке. Вибрации передаются через обрабатываемую деталь в область стыка. Здесь энергия вибрации преобразуется в тепло за счет трения, которое затем размягчает или плавит термопласт и соединяет детали вместе. При ультразвуковой сварке следует учитывать следующие факторы: Скорость нагрева Скорость нагрева при ультразвуковой сварке является результатом комбинированного воздействия частоты, амплитуды и усилия зажима.В уравнении скорости нагрева зажимная сила и частота появляются как множители. Частота обычно фиксирована для данной машины. Скорость нагрева пластика изменяется прямо пропорционально приложенному усилию зажима. Когда прилагается большее усилие зажима, скорость нагрева увеличивается прямо пропорционально изменению. Однако скорость нагрева изменяется пропорционально квадрату амплитуды, если амплитуда увеличивается, скорость нагрева резко увеличивается. Следовательно, существует обратно пропорциональная зависимость между частотой ультразвукового сварочного аппарата и его выходной амплитудой.Если используется наивысшая доступная амплитуда, обеспечивающая стабильно приемлемые результаты, обычно желательно минимальное повреждение детали и длительный срок службы сонотрода / рупора. Пластмассы Важным фактором при ультразвуковой сварке является материал. Более мягкие материалы не переносят звук так же хорошо, как более твердые материалы, и им потребуется большая амплитуда от инструмента, чтобы получить приемлемую амплитуду для соединения. Для материалов с более высокими температурами расплава потребуется большая амплитуда, чтобы достичь температуры сварного шва, прежде чем детали соединения исчезнут.Для мягких или жаропрочных материалов часто рекомендуется выбирать машину с более низкой частотой и, следовательно, большей амплитудой. Более жесткие материалы могут быть повреждены большой амплитудой и могут нагреваться так быстро, что процесс станет неконтролируемым. Слишком быстрая сварка также может привести к слабым сварным швам. Ограничения конструкции инструмента Законы физики, которые определяют конструкцию сонотрода / рупора, связаны с длиной волны. Большинство факторов, снижающих акустические характеристики, связаны с поперечными размерами — размерами, перпендикулярными направлению амплитуды.Если инструмент имеет большую длину волны (более низкую частоту), он может иметь большие поперечные размеры. Инструмент с более низкой частотой будет более простым и потенциально более долговечным, чем инструмент с более высокой частотой, выполняющий то же самое приложение. Станки Сварщики с высокой частотой обычно работают с небольшими инструментами и с большой точностью изготавливают небольшие хрупкие детали. Обычно они имеют небольшие легкие направляющие, приводимые в движение небольшими воздушными цилиндрами. В низкочастотных сварочных аппаратах обычно используются большие инструменты с большой амплитудой, поэтому большие детали изготавливаются из более мягких материалов.Обычно они имеют большие и тяжелые салазки, приводимые в движение воздушными цилиндрами большего размера. Виды присоединения Приложения
Ограничения ультразвуковой сварки пластмасс Материалы для ультразвуковой сварки компонентов, возможно, являются наиболее важным ограничением — процесс работает лучше всего, когда оба компонента сделаны из одинаковых аморфных полимеров.Если только один из компонентов подходит для сварки (или они несовместимы), следует рассмотреть соответствующие методы ультразвукового соединения. Если ни один из материалов не подходит для сварки (например, термореактивный пластик), необходимо использовать другой метод соединения. Размер непрерывного ультразвукового сварного шва зависит от рога (сонотрода), который его делает. Но размер сонотродов ограничен физическими ограничениями, основанными на длине волны используемого ультразвука. Вот некоторые типичные «практические правила» для сонотродов с осевым режимом (которые используются при сварке пластмасс): • длина сонотрода составляет половину длины волны • максимальный диаметр (или другой поперечный размер) составляет одну треть длины волны, чтобы избежать помех от других видов вибрации Длина волны зависит от рабочей частоты и скорости звука материала сонотрода.В большинстве случаев (при минимальной частоте 20 кГц и обычных материалах, таких как алюминий, титан или нержавеющая сталь) максимальная длина волны составляет около 250 мм (10 дюймов). Следовательно, поперечный размер сонотрода не может быть больше примерно 80 мм (чуть более 3 дюймов). Более низкие частоты, вплоть до 15 кГц или меньше, позволяют использовать сонотрод большего размера, но со значительно увеличенным слышимым шумом. Сонотроды большего размера часто строятся с использованием серии слотов, разделяя их на секции, каждая из которых индивидуально подчиняется правилам.Или могут использоваться альтернативные режимы вибрации (например, радиальная), которые полностью устраняют эти ограничения. В большинстве случаев, хотя более крупные секции будут иметь дополнительные, более сложные собственные правила — анализ методом конечных элементов и значительный объем работы по созданию прототипа потребуется, чтобы прийти к успешной конструкции сонотрода. Мощность, необходимая для процесса ультразвуковой сварки, в основном зависит от размера сварного шва, свариваемых материалов и эффективности передачи мощности через сварной шов.В большинстве ультразвуковых систем используются системы управления для автоматической регулировки потребляемой мощности в соответствии с требованиями процесса, но, очевидно, в пределах возможностей генератора и преобразователя. В современной электронике, используемой в ультразвуковых генераторах, именно преобразователь определяет максимальную мощность, с которой может справиться система, из-за тех же ограничений физического размера, которые обсуждались выше для сонотродов. Современные ультразвуковые преобразователи часто могут работать с мощностью 3 кВт, а некоторые заявляют, что она достигает 6 кВт, что должно выйти за рамки жизнеспособности ультразвуковой сварки.Этого трудно достичь в системах с осевым режимом, которые используются для сварки пластмасс, если преобразователи не могут быть применены для полностью разделенных ультразвуковых систем. Таким образом, несколько ультразвуковых систем могут выполнять отдельные сварные швы в нескольких местах на компонентах. Невозможно компенсировать ограниченную мощность за счет увеличения времени сварки, поскольку большее время позволяет лучше отводить тепло из зоны сварки. (Источник Кортси: TWI Ltd, powerultrasonics.com) |
Возможные проблемы с ультразвуковой сваркой пластмасс в сборочно-термических машинах | Оборудование для термосварки
Характеристики пластиковых деталей часто зависят от метода разбивки, применяемого в процессе производства.Ультразвуковая сварка пластмасс — популярный вариант среди производителей, но проектировщики продукции и инженеры-технологи должны помнить, что с технологией могут возникнуть некоторые проблемы.
Ультразвуковая сварка сокращает производственные циклы, не требует дополнительных расходных материалов и хорошо работает в различных областях применения. Решая использовать ультразвуковую технологию для сварных швов и стыков, вы должны учитывать возможные проблемы, которые могут возникнуть на этапах проектирования. Компоновка продукта должна учитывать ультразвуковую сварку, чтобы предотвратить некачественные соединения и образование стыков внутри узлов.
Вот некоторые из основных производственных проблем с ультразвуковая сварка пластмасс.
1. Калибровка и точность устройства
Ультразвуковая сварка использует вибрацию для генерирования тепла в область, где требуется сварка. Поскольку устройства работают в диапазоне от 15 до 70 кГц, Важно, чтобы устройство оставалось откалиброванным для максимальная точность. Если вы не осматриваете устройство регулярно, оно может создать сварные швы низкого качества, которые не работают правильно или не соответствуют конструкции давления.
Другая проблема может возникнуть из-за переменного тепла, выделяемого в процесс из-за отказа энергии или компонентов в устройстве. Неисправная мощность источник питания или преобразователь будут влиять на качество, создавая непоследовательные сварные швы в процессе изготовления. Возможно, что два одинаковых настроенные устройства дают разные результаты. Обычно это указывает на неисправный компонент внутри машины.
2. Сложность процесса
Разработчикам приложений необходимо настроить устройства для в конструкции использованы термопластические материалы.Используемые разные амплитуды будут производить сварные швы разной прочности в зависимости от материалов, требуя точных контроль во время процесса. Поскольку во время работы на деталях возникает механическая нагрузка. вибрация и сварка, точность контроллера и жизнеспособность дизайн имеет первостепенное значение.
Общий дизайн соображения включают:
- Изменения в составе материала, требующие другого параметры и конфигурации процесса.
- Подходящие типы оборудования для различных Приложения.
- Геометрия детали для стабильного качества ультразвуковой сварные швы.
Если во время дизайн и производственный процесс, это может создать проблемы с индивидуальным произведенная продукция. Либо неправильно настроенное устройство, либо какое-то неизвестное изменения как в параметрах, так и в используемых материалах могут поставить под угрозу конструкцию целостность сборки.
3. Повреждения деталей и маркировка поверхности
Приложение энергии вибрации может создать поверхность маркировки или вызвать повреждение компонентов в процессе сварки.Большинство распространенная маркировка поверхности включает в себя строжку деталей, повреждение текстуры, растушевку и поверхностное горение. Для устранения любой из этих проблем с ультразвуковой сваркой требуется эксперты, которые понимают как конструктивную пригодность, так и технологический процесс оборудования параметры и свойства материала. Другие частичные повреждения связаны с вибрация, вызывающая холодные паяные соединения, трещины под напряжением и выход из строя компонентов на электрические компоненты и схемы.
4. Загрязнение медицинских изделий
Процесс сварки пластмасс ультразвуком очень сложен. быстрый и бурный процесс, в результате которого пластик очень быстро плавится.Этот процесс сварки производит загрязняющие вещества из пластмассовых материалов и вызывает газообразование. Это может привести к значительному и неприемлемому загрязнению. уровни частиц в медицинском устройстве или сборке, которые могут быть причиной отказ на этапе испытаний и измерений в процессе сборки. Инженеры и ученые должны определить, требует ли природа продукта или устройства высокий уровень чистоты и требования PPM, гарантирующие, что процесс наиболее эффективное монтажное решение.
Использование термопресса для термообмена
В отличие от ультразвуковой сварки, нагрев Штамповка и термосварка обеспечивают более последовательное и надежное соединение пластмассы, пленки, фольга и фильтр внутри продукта.Машины автоматизируются, предлагают большую гибкость с большим количеством компонентов и производят более высокая прочность на разрыв суставов. За лучшие методы сборки пластика и разработка продуктов с учетом производственных интересов, связаться Термопресс сегодня.
Теги: калибровка прибора, сборка медицинских изделий, пластиковое загрязнение, ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка пластмасс: как ее улучшить?
Качественные сварные швы с неизменно высокими характеристиками и прочностью являются результатом приложения нужного усилия в нужное время.После плавления пластика идеальное управление усилием требует быстрых, динамических изменений усилия зажима / скорости прижима, прикладываемого приводом.
FREMONT, CA : Необходимость в сборке пластмассовых компонентов, которые меньше и легче по весу, с более тонкими стенками и часто более контурными, чем в прошлом, привела к недавним достижениям в ультразвуковой сварке медицинских устройств. Встроенная электроника и датчики становятся все более распространенными в этих секциях, что требует особой осторожности во время процесса ультразвуковой сварки.
Разработка усовершенствованной технологии ультразвуковой сварки пластмасс была необходима для удовлетворения потребностей индустрии медицинского оборудования в повторяемых, прочных и однородных сварных швах этих более мелких и более хрупких компонентов. Разработка новых, более точных методов управления силами, возможно, является самым значительным достижением последнего времени.
В результате пришлось модифицировать привод для ультразвуковой сварки пластмасс и его микропроцессорное управление. Разработчики одной технологии ультразвуковой сварки рассмотрели возможности пневматических приводов, которые остаются отраслевым стандартом, а также быстро развивающиеся возможности сервоуправления и технологии для достижения более высоких и более точных уровней требуемого управления усилием.Их решением стала новая электромеханическая система срабатывания, недавно примененная в сварочном аппарате. Ключевой особенностью этой новой сварочной платформы и ее усовершенствованной системы управления является более точное и быстрое управление усилием на протяжении всего процесса сварки. Прижимная сила требуется для поддержания контакта рупора с деталью и обеспечения плавной и эффективной передачи ультразвуковой энергии на сопрягаемые детали. Если прижимная сила будет регулироваться быстрее и точнее, качество сварного шва значительно снизится.
Функция контроля сварочного усилия
Изменения в управлении усилием, которые приводят к приложению слишком малого усилия, уменьшают сжатие сопрягаемых поверхностей, уменьшают тепловыделение, необходимое для плавления пластика, и приводят к холодным или более слабым сварным швам для данного набора параметров сварки. Аналогичным образом, колебания силы, вызванные приложением слишком большой силы, могут вызвать деформацию, отклонение или разрушение соединений деталей или направляющих энергии, что приводит к недостаточному времени для правильного течения расплава и сцепления полимера.