Come scegliere i parametri di saldatura ad ultrasuoni？

Come scegliere i parametri di saldatura ad ultrasuoni？

Ampiezza A, pressione statica F e tempo di saldatura t, oltre alla scelta della potenza ultrasonica e all'interazione tra i parametri. Nella saldatura a ultrasuoni, la saldatura a punti è l'applicazione più comune. Di seguito è riportato un esempio di saldatura a punti per discutere l'influenza di vari parametri sulla qualità della saldatura.

1. Frequenza delle vibrazioni ultrasoniche? La frequenza di vibrazione si riferisce principalmente al valore della frequenza di risonanza e alla precisione della frequenza di risonanza. La frequenza di vibrazione è generalmente compresa tra 15 e 75 kHz. La scelta della frequenza dovrebbe considerare le proprietà fisiche e lo spessore del materiale da saldare. La saldatura è più sottile e utilizza una frequenza di vibrazione più elevata. Quando la saldatura è più spessa, la durezza del materiale di saldatura e il carico di snervamento sono inferiori, viene utilizzata la frequenza di vibrazione più bassa. Questo perché, con la premessa di mantenere invariata la funzione del suono, l'aumento della frequenza di vibrazione può ridurre l'ampiezza, riducendo così il danno da fatica causato dalla sollecitazione alternata dell'elemento sottile. La frequenza della vibrazione ha un effetto sulla resistenza al taglio del giunto. Più il materiale è duro e maggiore è lo spessore, più evidente è l'effetto della frequenza. Va notato che all'aumentare della frequenza, aumenterà la perdita dell'energia di oscillazione ad alta frequenza nel sistema acustico, quindi la frequenza della saldatrice a punti ad ultrasuoni ad alta potenza è relativamente bassa, generalmente nell'intervallo da 15 a 20 kHz. La precisione della frequenza di vibrazione è un fattore importante per garantire la stabilità della qualità del giunto di saldatura. A causa della variabilità del carico meccanico durante il processo di saldatura a ultrasuoni, si verifica una desintonizzazione casuale, con conseguente qualità di saldatura instabile.

2. L'ampiezza L'ampiezza è uno dei parametri fondamentali nel processo di saldatura a ultrasuoni. Determina l'entità della potenza di attrito, che è correlata alla rimozione della pellicola di ossido sulla superficie di saldatura, alla generazione di calore da attrito della superficie del giunto, alla dimensione della zona di deformazione plastica e alle condizioni dello strato fluido plastico. . Pertanto, la corretta selezione del valore dell'ampiezza in base alla natura del materiale da saldare e al suo spessore è un prerequisito per ottenere un giunto altamente affidabile. L'intervallo di ampiezza è generalmente compreso tra 5 e 25 μ m. I saldatori a ultrasuoni a bassa potenza hanno generalmente frequenze di vibrazione elevate, ma la gamma di ampiezza è bassa. I materiali di saldatura a bassa durezza o le saldature più sottili dovrebbero utilizzare un'ampiezza inferiore; man mano che la durezza e lo spessore del materiale aumentano, l'ampiezza selezionata dovrebbe essere aumentata di conseguenza. Questo perché l'entità dell'ampiezza corrisponde alla velocità di movimento relativa della superficie di contatto della saldatura, e la temperatura della zona di saldatura, il flusso plastico e l'entità del lavoro di attrito sono determinati dalla velocità di movimento relativa. Per una saldatura specifica esiste un intervallo di ampiezze adeguato. Quando l'ampiezza A è 17 μ m, il giunto di saldatura ha la massima resistenza al taglio, l'ampiezza diminuisce e la resistenza diminuisce. Quando l'ampiezza è inferiore a 6 μm , il giunto non è stato formato e il tempo necessario per aumentare l'effetto della vibrazione non ha alcun effetto. Questo perché il valore dell'ampiezza è troppo piccolo e la velocità di movimento relativa tra le saldature è troppo piccola. Quando il valore dell'ampiezza supera i 17 μm , la resistenza del giunto di saldatura diminuisce, il che è principalmente correlato al danno da fatica all'interno e sul materiale metallico. Pertanto, l'ampiezza è troppo grande e la forza di taglio della vibrazione trasmessa dall'elettrodo sonoro superiore alla saldatura supera l'attrito tra di loro. La forza, il relativo attrito radente tra il sonotrodo e il pezzo in lavorazione e una grande quantità di deformazione termica e plastica, con conseguente palo acustico superiore incorporato nella saldatura, con conseguente riduzione della sezione trasversale effettiva del giunto. Il materiale del trasduttore e la struttura del concentratore del saldatore ad ultrasuoni determinano l'ampiezza del saldatore. Una volta determinati, l'ampiezza viene modificata, tipicamente regolando i parametri elettrici del generatore acustico. Inoltre, la scelta dei valori di ampiezza è legata ad altri parametri e dovrebbero essere considerati insieme. È necessario sottolineare che nell'intervallo di ampiezza appropriato, l'uso di una grande ampiezza può ridurre notevolmente il tempo di saldatura e migliorare l'efficienza della produzione di saldatura.

3. Pressione statica F Il ruolo della pressione statica è quello di trasmettere efficacemente la vibrazione ultrasonica alla saldatura attraverso il sonotrodo. La quantità di pressione statica richiesta per la saldatura ad ultrasuoni varia a seconda del tipo di materiale. Quando la pressione statica è troppo bassa, poiché le onde ultrasoniche vengono difficilmente trasmesse alla saldatura, non è sufficiente a generare un certo lavoro di attrito all'interfaccia delle due saldature, e l'energia ultrasonica viene quasi completamente persa nella superficie di scorrimento tra il palo acustico superiore e la saldatura. È impossibile formare una connessione efficace. Con l'aumento della pressione statica, le condizioni di trasmissione delle vibrazioni migliorano, la temperatura della zona di saldatura aumenta, la resistenza alla deformazione del materiale diminuisce e il grado di flusso plastico aumenta gradualmente. Inoltre, a causa dell'aumento della sollecitazione di compressione, l'area e la connessione di deformazione plastica nel punto di contatto. L'area aumenta e la resistenza del giunto aumenta. Quando la pressione statica raggiunge un certo valore e poi aumenta la pressione, la resistenza del giunto non aumenta né diminuisce più. Questo perché quando la pressione statica è troppo grande, l'energia di vibrazione non può essere ragionevolmente utilizzata, la forza di attrito è troppo grande, il movimento di attrito relativo tra le saldature è indebolito e il valore dell'ampiezza è addirittura ridotto, risultando nell'area di connessione tra le saldature. Non aumenta né diminuisce più e lo schiacciamento del materiale fa diminuire la sezione trasversale effettiva del giunto, riducendo la resistenza del giunto. Nel caso di altre condizioni di saldatura, l'elevata pressione statica può essere utilizzata per ottenere giunti di saldatura della stessa resistenza in un tempo di saldatura più breve poiché la pressione statica più elevata può essere generata a una temperatura inferiore nella fase iniziale di vibrazione. Causato dalla deformazione plastica. Allo stesso tempo, l'uso di un'elevata pressione statica può raggiungere la temperatura più alta in breve tempo e ridurre i tempi di saldatura.

4. Tempo di saldatura t Il tempo di saldatura ha una grande influenza sulla qualità del giunto. Quando il tempo di saldatura è troppo breve, la pellicola di ossido sulla superficie è troppo tardi per essere distrutta e si formano solo poche protuberanze, la resistenza del giunto è troppo bassa e persino il giunto non può essere formato. All'aumentare del tempo di saldatura, la resistenza del giunto di saldatura aumenta rapidamente e il valore di resistenza non viene ridotto durante un certo tempo di saldatura. Tuttavia, quando il tempo di saldatura ad ultrasuoni supera un certo valore, la resistenza del giunto di saldatura diminuisce. Questo perché l'apporto termico della saldatura è troppo grande, la zona plastica viene allargata e il polo acustico superiore rimane intrappolato nella saldatura. Oltre a ridurre l'area della sezione trasversale del giunto saldato, è facile. Provoca crepe sulla superficie e all'interno del giunto di saldatura. Per pressioni statiche diverse, il tempo di saldatura richiesto per ottenere la resistenza ottimale del giunto è diverso e l'aumento del valore della pressione statica può ridurre in una certa misura il tempo di saldatura.

5. Potenza di saldatura P Nella saldatura ad ultrasuoni, la scelta della potenza dipende principalmente dallo spessore della saldatura e dalla durezza del materiale. Poiché la misurazione della potenza ultrasonica è difficile nelle applicazioni pratiche, l'ampiezza viene spesso utilizzata per rappresentare la potenza, la potenza ultrasonica e l'ampiezza. La relazione può essere determinata da: P = μ SF υ = μ SF2A ω / π = 4 μ SFA? (1) dove P - potenza ultrasonica; F - pressione statica; S - area del giunto di saldatura; υ - velocità relativa; A - ampiezza; μ - coefficiente di attrito; ω - frequenza angolare ( ω = 2 π ?); ? - frequenza di vibrazione. Nella saldatura ad ultrasuoni, l'ampiezza è selezionata da 5 a 25 μ m. Quando vengono selezionati il ​​materiale, la struttura e la potenza del trasduttore, l'entità dell'ampiezza è correlata anche al fattore di amplificazione del concentratore. Generalmente, quando si determina l'influenza reciproca dei suddetti vari parametri di saldatura, ciò può essere ottenuto disegnando una curva critica e FIG. 18 è una relazione critica tra pressione statica e potenza. La pressione effettiva viene generalmente selezionata utilizzando la pressione statica alla potenza minima disponibile e un valore di potenza leggermente superiore alla potenza minima disponibile. I suddetti parametri di saldatura non sono isolati, ma si influenzano reciprocamente e sono correlati e dovrebbero essere considerati insieme. Ad esempio, nella saldatura ad ultrasuoni delle materie plastiche, la qualità della giunzione dipende dall'interazione tra ampiezza, pressione statica e tempo di saldatura del trasduttore. Il tempo di saldatura t e la pressione statica della testa di saldatura F sono regolabili, l'ampiezza è determinata dal trasduttore e dalla tromba e le tre grandezze hanno un valore di selezione ottimale l'una per l'altra. Quando l'energia di saldatura supera un valore adeguato, la quantità di fusione del materiale è elevata, determinando una grande deformazione. Se l'energia di saldatura è troppo piccola, non è facile saldare. Oltre ai parametri di saldatura, anche fattori come il materiale acustico superiore, la dimensione della forma e il suo stato superficiale influiscono sulla qualità della saldatura.