Hvordan man vælger ultralydssvejseparametre?

Hvordan man vælger ultralydssvejseparametre?

Amplitude A, statisk tryk F og svejsetid t, foruden valg af ultralydseffekt og samspillet mellem parametrene. Ved ultralydssvejsning er punktsvejsning den mest almindelige anvendelse. Det følgende er et eksempel på punktsvejsning for at diskutere forskellige parametres indflydelse på svejsekvaliteten.

1. Ultralyds vibrationsfrekvens? Vibrationsfrekvensen refererer hovedsageligt til værdien af ​​resonansfrekvensen og resonansfrekvensnøjagtigheden. Vibrationsfrekvensen er generelt mellem 15 og 75 kHz. Valget af frekvens bør tage højde for de fysiske egenskaber og tykkelsen af ​​det materiale, der skal svejses. Svejsningen er tyndere og bruger en højere vibrationsfrekvens. Når svejsningen er tykkere, er hårdheden af ​​svejsematerialet og flydespændingen lavere, den lavere vibrationsfrekvens anvendes. Dette skyldes, at under forudsætningen om at opretholde lydfunktionen uændret, kan en forøgelse af vibrationsfrekvensen reducere amplituden og derved reducere træthedsskaden forårsaget af den vekslende belastning af det tynde element. Hyppigheden af ​​vibrationer har betydning for samlingens forskydningsstyrke. Jo hårdere materialet er og jo større tykkelsen er, jo tydeligere er effekten af ​​frekvensen. Det skal bemærkes, at når frekvensen stiger, vil tabet af den højfrekvente oscillationsenergi i det akustiske system stige, så frekvensen af ​​højeffekt ultralydspunktsvejseren er relativt lav, generelt i området 15 til 20 kHz. Nøjagtigheden af ​​vibrationsfrekvensen er en vigtig faktor for at sikre stabiliteten af ​​loddeforbindelseskvaliteten. På grund af variabiliteten af ​​den mekaniske belastning under ultralydssvejseprocessen forekommer tilfældig afstemning, hvilket resulterer i ustabil svejsekvalitet.

2. Amplituden En amplitude er en af ​​de grundlæggende parametre i ultralydssvejseprocessen. Det bestemmer størrelsen af ​​friktionskraften, som er relateret til fjernelse af oxidfilmen på svejseoverfladen, friktionsvarmeudviklingen af ​​samlingsoverfladen, størrelsen af ​​plastisk deformationszone og tilstanden af ​​plastvæskelaget. . Derfor er det korrekte valg af amplitudeværdien i henhold til arten af ​​det materiale, der skal svejses, og dets tykkelse en forudsætning for at opnå en yderst pålidelig samling. Amplitudeområdet er generelt 5 til 25 μm . Ultralydssvejsere med lav effekt har generelt høje vibrationsfrekvenser, men amplitudeområdet er lavt. Svejsematerialer med lav hårdhed eller tyndere svejsninger bør bruge en lavere amplitude; efterhånden som materialets hårdhed og tykkelse øges, bør den valgte amplitude øges tilsvarende. Dette skyldes, at amplitudens størrelse svarer til den relative bevægelseshastighed af svejsningens kontaktflade, og temperaturen i svejsezonen, plaststrømmen og størrelsen af ​​friktionsarbejdet er bestemt af den relative bevægelseshastighed. Til en specifik svejsning er der et passende område af amplituder. Når amplituden A er 17 μm , har loddeforbindelsen den højeste forskydningsstyrke, amplituden falder, og styrken falder. Når amplituden er mindre end 6 μm , er leddet ikke dannet, og tiden for at øge vibrationseffekten har ingen effekt. Dette skyldes, at amplitudeværdien er for lille, og den relative bevægelseshastighed mellem svejsningerne er for lille. Når amplitudeværdien overstiger 17 μm , falder loddeforbindelsens styrke, hvilket hovedsageligt er relateret til træthedsskaden inde i og på metalmaterialet. Derfor er amplituden for stor, og vibrationsforskydningskraften, der overføres fra den øvre lydelektrode til svejsningen, overstiger friktionen mellem dem. Kraften, den relative glidende friktion mellem sonotroden og emnet, og en stor mængde termisk og plastisk deformation, hvilket resulterer i den øvre akustiske pol indlejret i svejsningen, hvilket resulterer i en reduktion i det effektive ledtværsnit. Ultralydssvejserens transducermateriale og koncentratorstruktur bestemmer svejserens amplitude. Når de er bestemt, ændres amplituden, typisk ved at justere den akustiske generators elektriske parametre. Derudover er valget af amplitudeværdier relateret til andre parametre og bør overvejes samlet. Det skal påpeges, at i det passende amplitudeområde kan brugen af ​​en stor amplitude i høj grad forkorte svejsetiden og forbedre svejseproduktionseffektiviteten.

3. Statisk tryk F Statisk tryks rolle er effektivt at overføre ultralydsvibrationer til svejsningen gennem sonotroden. Mængden af ​​statisk tryk, der kræves til ultralydssvejsning, varierer afhængigt af materialetypen. Når det statiske tryk er for lavt, da ultralydsbølgerne næsten ikke overføres til svejsningen, er det ikke nok at generere et vist friktionsarbejde ved grænsefladen mellem de to svejsninger, og ultralydsenergien går næsten fuldstændig tabt i overfladen, der glider mellem den øvre akustiske pol og svejsningen. Det er umuligt at danne en effektiv forbindelse. Med stigningen i det statiske tryk forbedres vibrationstransmissionstilstanden, temperaturen i svejsezonen øges, materialets deformationsmodstand mindskes, og graden af ​​plastisk strømning øges gradvist. Desuden, på grund af stigningen af ​​trykspænding, arealet og forbindelsen af ​​plastisk deformation ved kontaktpunktet Arealet øges og styrken af ​​leddet øges. Når det statiske tryk når en vis værdi og derefter øger trykket, øges eller mindskes ledstyrken ikke længere. Dette skyldes, at når det statiske tryk er for stort, kan vibrationsenergien ikke udnyttes rimeligt, friktionskraften er for stor, den relative friktionsbevægelse mellem svejsningerne svækkes, og amplitudeværdien reduceres endda, hvilket resulterer i forbindelsesarealet mellem svejsningerne. Ikke længere øges eller mindskes, og sammenknusningen af ​​materialet bevirker, at selve fugetværsnit af fugen formindskes, hvilket reducerer fugens styrke. Ved andre svejseforhold kan det høje statiske tryk bruges til at opnå samme styrke loddesamlinger på en kortere svejsetid, fordi det højere statiske tryk kan genereres ved en lavere temperatur i det tidlige vibrationsstadium. Forårsaget af plastisk deformation. Samtidig kan brugen af ​​højt statisk tryk nå den højeste temperatur på kort tid og forkorte svejsetiden.

4. Svejsetid t Svejsetid har stor indflydelse på fugekvaliteten. Når svejsetiden er for kort, er oxidfilmen på overfladen for sent til at blive ødelagt, og der dannes kun få ujævnheder, fugestyrken er for lav, og selv samlingen kan ikke dannes. Efterhånden som svejsetiden forlænges, øges styrken af ​​loddeforbindelsen hurtigt, og styrkeværdien sænkes ikke i en vis svejsetid. Men når ultralydssvejsetiden overstiger en vis værdi, falder styrken af ​​loddeforbindelsen. Dette skyldes, at varmetilførslen af ​​svejsningen er for stor, plastzonen er forstørret, og den øverste akustiske pol er fanget i svejsningen. Ud over at reducere tværsnitsarealet af svejsefugen er det nemt. Forårsager revner på overfladen og indersiden af ​​loddesamlingen. For forskellige statiske tryk er den svejsetid, der kræves for at opnå den optimale styrke af samlingen, forskellig, og en forøgelse af den statiske trykværdi kan i nogen grad forkorte svejsetiden.

5. Svejsekraft P Ved ultralydssvejsning afhænger valget af effekt hovedsageligt af tykkelsen af ​​svejsningen og materialets hårdhed. Da måling af ultralydseffekt er vanskelig i praktiske applikationer, bruges amplituden ofte til at repræsentere effekt, ultralydseffekt og amplitude. Sammenhængen kan bestemmes ved: P = μ SF υ = μ SF2A ω / π = 4 μ SFA? (1) hvor P - ultralydseffekt; F - statisk tryk; S - loddeforbindelsesområde; υ - relativ hastighed; A - amplitude ; μ - friktionskoefficient; ω - vinkelfrekvens ( ω = 2 π ?); ? - vibrationsfrekvens. Ved ultralydssvejsning vælges amplituden fra 5 til 25 μm . Når transducerens materiale, struktur og effekt er valgt, er størrelsen af ​​amplituden også relateret til koncentratorens forstærkningsfaktor. Generelt, når man bestemmer den gensidige påvirkning af de ovennævnte forskellige svejseparametre, kan den opnås ved at tegne en kritisk kurve, og fig. 18 er et kritisk forhold mellem statisk tryk og kraft. Det faktiske tryk vælges generelt ved at bruge det statiske tryk ved den minimale tilgængelige effekt og en lidt højere effektværdi end den mindste tilgængelige effekt. Ovenstående adskillige svejseparametre er ikke isolerede, men er gensidigt indflydelsesrige og indbyrdes forbundne og bør overvejes sammen. For eksempel ved ultralydssvejsning af plast afhænger kvaliteten af ​​samlingen af ​​interaktionen mellem transducerens amplitude, statiske tryk og svejsetid. Svejsetiden t og svejsehovedets statiske tryk F er justerbare, amplituden bestemmes af transduceren og hornet, og de tre størrelser har en optimal valgværdi for hinanden. Når svejseenergien overstiger en passende værdi, er mængden af ​​smeltning af materialet stor, hvilket resulterer i en stor deformation. Hvis svejseenergien er for lille, er det ikke nemt at svejse. Ud over svejseparametrene har faktorer som det øvre akustiske materiale, formstørrelsen og dets overfladetilstand også indflydelse på svejsningens kvalitet.