Hogyan válasszuk ki az ultrahangos hegesztési paramétereket?

Hogyan válasszuk ki az ultrahangos hegesztési paramétereket?

Az A amplitúdó, az F statikus nyomás és a t hegesztési idő, az ultrahang teljesítmény megválasztása és a paraméterek közötti kölcsönhatás mellett. Az ultrahangos hegesztésben a ponthegesztés a leggyakoribb alkalmazás. Az alábbiakban egy példa a ponthegesztésre, hogy megvitassuk a különböző paraméterek hatását a hegesztés minőségére.

1. Ultrahang rezgési frekvencia? A rezgési frekvencia elsősorban a rezonancia frekvencia értékére és a rezonancia frekvencia pontosságára vonatkozik. A rezgési frekvencia általában 15 és 75 kHz között van. A gyakoriság megválasztásánál figyelembe kell venni a hegesztendő anyag fizikai tulajdonságait és vastagságát. A hegesztés vékonyabb és magasabb rezgési frekvenciát használ. Ha a hegesztés vastagabb, a varratanyag keménysége és a folyáshatár kisebb, alacsonyabb rezgési frekvenciát alkalmaznak. Ennek az az oka, hogy a hangfunkció változatlan tartása mellett a rezgési frekvencia növelése csökkentheti az amplitúdót, ezáltal csökkentve a vékony elem váltakozó igénybevétele által okozott kifáradási károsodást. A rezgés frekvenciája hatással van a kötés nyírószilárdságára. Minél keményebb az anyag és minél nagyobb a vastagság, annál nyilvánvalóbb a frekvencia hatása. Meg kell jegyezni, hogy a frekvencia növekedésével az akusztikus rendszerben a nagyfrekvenciás rezgési energia vesztesége nő, ezért a nagy teljesítményű ultrahangos ponthegesztő frekvenciája viszonylag alacsony, általában 15-20 kHz tartományban van. A rezgési frekvencia pontossága fontos tényező a forrasztási kötés minőségének stabilitása szempontjából. Az ultrahangos hegesztési folyamat során a mechanikai terhelés változékonysága miatt véletlenszerű elhangolódás történik, ami instabil hegesztési minőséget eredményez.

2. Az amplitúdó A Az amplitúdó az egyik alapvető paraméter az ultrahangos hegesztési folyamatban. Meghatározza a súrlódási teljesítmény nagyságát, amely összefügg a hegesztési felületen lévő oxidréteg eltávolításával, a kötési felület súrlódási hőtermelésével, a képlékeny deformációs zóna méretével, valamint a műanyag folyadékréteg állapotával. . Ezért a hegesztendő anyag jellegének és vastagságának megfelelő amplitúdóérték helyes megválasztása előfeltétele a rendkívül megbízható kötés kialakításának. Az amplitúdó tartománya általában 5-25 μm . Az alacsony teljesítményű ultrahangos hegesztőgépek rezgési frekvenciája általában magas, de az amplitúdó tartománya alacsony. Alacsony keménységű hegesztőanyagok vagy vékonyabb hegesztések esetén alacsonyabb amplitúdót kell használni; az anyag keménységének és vastagságának növekedésével a kiválasztott amplitúdót ennek megfelelően növelni kell. Az amplitúdó nagysága ugyanis megfelel a varrat érintkezési felületének relatív mozgási sebességének, a hegesztési zóna hőmérsékletét, a képlékeny áramlást és a súrlódási munka nagyságát pedig a relatív mozgási sebesség határozza meg. Egy adott hegesztéshez megfelelő amplitúdótartomány áll rendelkezésre. Ha az A amplitúdó 17 μm , a forrasztási csatlakozásnak van a legnagyobb nyírószilárdsága, az amplitúdó csökken, a szilárdság csökken. Ha az amplitúdó kisebb, mint 6 μm , a kötés nem alakult ki, és a rezgési hatás növelésének ideje nincs hatással. Ennek az az oka, hogy az amplitúdóérték túl kicsi, és a hegesztések közötti relatív mozgási sebesség túl kicsi. Ha az amplitúdóérték meghaladja a 17 μm -t, a forrasztási kötés szilárdsága csökken, ami főként a fémanyagon belüli és a fémanyagon belüli kifáradási károsodással függ össze. Emiatt az amplitúdó túl nagy, és a felső hangelektródáról a hegesztésre továbbított vibrációs nyíróerő meghaladja a köztük lévő súrlódást. Az erő, a szonotróda és a munkadarab közötti relatív csúszási súrlódás, valamint a nagymértékű termikus és képlékeny deformáció, aminek következtében a felső akusztikus pólus beágyazódik a hegesztésbe, aminek következtében csökken az effektív hézagkeresztmetszet. Az ultrahangos hegesztőgép átalakító anyaga és koncentrátorszerkezete határozza meg a hegesztőgép amplitúdóját. Meghatározásukkor az amplitúdó megváltozik, jellemzően az akusztikus generátor elektromos paramétereinek beállításával. Ezenkívül az amplitúdóértékek megválasztása más paraméterekhez is kapcsolódik, és ezeket együtt kell figyelembe venni. Ki kell emelni, hogy a megfelelő amplitúdó tartományban a nagy amplitúdó alkalmazása jelentősen lerövidítheti a hegesztési időt és javíthatja a hegesztési termelés hatékonyságát.

3. Statikus nyomás F A statikus nyomás szerepe az, hogy a szonotródon keresztül hatékonyan továbbítsa az ultrahangos rezgést a hegesztésre. Az ultrahangos hegesztéshez szükséges statikus nyomás mértéke az anyag típusától függően változik. Túl alacsony statikus nyomás esetén, mivel az ultrahanghullámok alig jutnak át a hegesztésre, nem elegendő a két hegesztési varrat határfelületén bizonyos súrlódási munkát létrehozni, és az ultrahangenergia szinte teljesen elvész a felső akusztikus pólus és a hegesztési varrat között csúszó felületben. Lehetetlen hatékony kapcsolatot kialakítani. A statikus nyomás növekedésével javul a rezgésátviteli állapot, nő a hegesztési zóna hőmérséklete, csökken az anyag deformációs ellenállása, és fokozatosan nő a plasztikus áramlás mértéke. Ezen túlmenően a nyomófeszültség növekedése miatt az érintkezési pontnál a képlékeny alakváltozás területe és kapcsolata A terület megnő és a kötés szilárdsága nő. Amikor a statikus nyomás elér egy bizonyos értéket, majd növeli a nyomást, a kötés szilárdsága már nem növekszik vagy csökken. Túl nagy statikus nyomás esetén ugyanis a rezgési energia nem hasznosítható ésszerűen, a súrlódási erő túl nagy, a varratok közötti relatív súrlódási mozgás gyengül, sőt az amplitúdóérték is csökken, ami a hegesztési varratok közötti csatlakozási területet eredményezi. Már nem nő vagy csökken, és az anyag zúzódása miatt a kötés tényleges hézagkeresztmetszete csökken, ami csökkenti a kötés szilárdságát. Más hegesztési körülmények esetén a nagy statikus nyomással rövidebb hegesztési idő alatt azonos szilárdságú forrasztási kötéseket lehet elérni, mert a vibráció korai szakaszában alacsonyabb hőmérsékleten nagyobb statikus nyomás keletkezhet. Plasztikus deformáció okozza. Ugyanakkor a nagy statikus nyomás alkalmazása rövid időn belül elérheti a legmagasabb hőmérsékletet és lerövidíti a hegesztési időt.

4. Hegesztési idő t A hegesztési idő nagyban befolyásolja a kötés minőségét. Ha a hegesztési idő túl rövid, a felületen lévő oxidfilm túl későn tönkremegy, és csak néhány dudor képződik, a kötési szilárdság túl alacsony, és még a csatlakozás sem jöhet létre. A hegesztési idő meghosszabbodásával a forrasztási kötés szilárdsága gyorsan növekszik, és a szilárdság értéke nem csökken egy bizonyos hegesztési idő alatt. Ha azonban az ultrahangos hegesztési idő túllép egy bizonyos értéket, a forrasztási kötés szilárdsága csökken. Ennek az az oka, hogy a hegesztési varrat hőbevitele túl nagy, a műanyag zóna megnagyobbodik, és a felső akusztikus pólus beszorul a varratba. Amellett, hogy csökkenti a hegesztési kötés keresztmetszetét, ez egyszerű. Repedéseket okoz a forrasztási kötés felületén és belsejében. Különböző statikus nyomások esetén eltérő a kötés optimális szilárdságának eléréséhez szükséges hegesztési idő, és a statikus nyomás értékének növelése bizonyos mértékben lerövidítheti a hegesztési időt.

5. P hegesztési teljesítmény Ultrahangos hegesztésnél a teljesítmény megválasztása elsősorban a hegesztés vastagságától és az anyag keménységétől függ. Mivel az ultrahang teljesítmény mérése a gyakorlati alkalmazásokban nehéz, az amplitúdót gyakran használják a teljesítmény, az ultrahang teljesítmény és az amplitúdó ábrázolására. Az összefüggés a következőképpen határozható meg: P = μ SF υ = μ SF2A ω / π = 4 μ SFA? (1) ahol P - ultrahang teljesítmény; F - statikus nyomás; S - forrasztási csatlakozási terület; υ - relatív sebesség; A - amplitúdó ; μ - súrlódási együttható; ω - szögfrekvencia ( ω = 2 π ?); ? - rezgési frekvencia. Ultrahangos hegesztésnél az amplitúdó 5 és 25 μm között van kiválasztva . A jelátalakító anyagának, szerkezetének és teljesítményének kiválasztásakor az amplitúdó nagysága a koncentrátor erősítési tényezőjéhez is kapcsolódik. Általában a fenti különböző hegesztési paraméterek kölcsönös befolyásának meghatározásakor egy kritikus görbe megrajzolásával érhető el, és a 3. ábra. A 18 egy kritikus kapcsolat a statikus nyomás és a teljesítmény között. A tényleges nyomást általában a statikus nyomás alapján választják ki a minimálisan rendelkezésre álló teljesítmény mellett, és a minimálisan rendelkezésre álló teljesítménynél valamivel magasabb teljesítményértéket. A fenti számos hegesztési paraméter nem elszigetelt, hanem kölcsönösen befolyásolja és összefügg egymással, és ezeket együtt kell figyelembe venni. Például a műanyagok ultrahangos hegesztésénél a kötés minősége a jelátalakító amplitúdójának, statikus nyomásának és hegesztési idejének kölcsönhatásától függ. A t hegesztési idő és az F hegesztőfej statikus nyomása állítható, az amplitúdót a jelátalakító és a kürt határozza meg, a három mennyiség egymáshoz optimális kiválasztási értékkel rendelkezik. Ha a hegesztési energia meghaladja a megfelelő értéket, az anyag megolvadása nagy, ami nagy deformációt eredményez. Ha túl kicsi a hegesztési energia, nem könnyű hegesztést végezni. A hegesztési paraméterek mellett olyan tényezők is hatással vannak a varrat minőségére, mint a felső akusztikai anyag, az alakméret és annak felületi állapota.