Cos'è il corno di saldatura per stampi per saldatrici ad ultrasuoni in plastica?

Le trombe per saldatura ad ultrasuoni svolgono un ruolo chiave nella saldatura ad ultrasuoni. Ma che tipo di 'strumento' è il corno di saldatura e qual è il suo ruolo? Presentiamoli uno per uno.

Il corno è uno strumento che trasmette efficacemente le vibrazioni alla saldatura della plastica. Ha le seguenti caratteristiche:

• Trasferire l'energia vibrazionale

• Pressione passante

• Ampiezza di trasmissione

• Fornisce una forma conforme a quella del prodotto e, poiché la plastica è malleabile, può adattarsi al prodotto in una certa misura.

La progettazione e la produzione del corno per saldatura deve essere effettuata con molta attenzione, poiché solo i corni per saldatura di buona qualità possono garantire buoni risultati di saldatura. Se il design del corno di saldatura è inadeguato (progettazione dell'ampiezza, modalità di vibrazione irragionevole), una fabbricazione inadeguata (selezione del materiale, modifica impropria della frequenza) può causare la rottura del corno di saldatura.

Trombe di saldatura di diverse dimensioni

1.Selezione e restrizioni del materiale del corno di saldatura

In genere, il corno di saldatura è costituito da tre materiali diversi, ciascuno con le proprie proprietà uniche. Scegliere in base alle esigenze e alle aspettative di utilizzo.

• Lega di alluminio tantalio: utilizzata nella fase di processo di verifica dello stampo morbido o nella fase di produzione di piccoli lotti, non può resistere allo stress meccanico. Oppure un corno di saldatura di grandi dimensioni per peso e costo è una considerazione importante. È uno dei materiali più comunemente utilizzati con buone proprietà meccaniche (durezza e velocità di propagazione degli ultrasuoni) ed economiche.

• Lega di niobio e titanio: viene utilizzata nella fase di produzione del prodotto su piccola, media e larga scala. Ha eccellenti prestazioni acustiche e può sopportare la massima sollecitazione meccanica pari a 3 volte quella della lega di alluminio e ha una resistenza all'usura relativamente eccellente. Allo stesso tempo, la resistenza all'usura può essere notevolmente aumentata eseguendo uno specifico trattamento superficiale sulla superficie del corno. Spesso utilizzato per la saldatura con plastica in fibra di vetro.

• Acciaio legato al tantalio: utilizzato per la saldatura di parti in plastica che non possono essere applicate su leghe di alluminio e leghe di titanio. Ha elevata durezza e massima resistenza all'usura ed è indurito prima dell'uso. Questo materiale viene spesso utilizzato in applicazioni in cui sono incorporate viti metalliche ad ultrasuoni.

Per ottenere i migliori risultati di saldatura, non è consigliabile utilizzare corni di saldatura a ultrasuoni di grandi dimensioni. Poiché l'ampiezza della superficie di vibrazione emessa dai corni di grandi dimensioni non può essere rigorosamente coerente, si consiglia di utilizzare un corno alimentato dalla madre o più corni singoli per la saldatura quando si saldano prodotti di grandi dimensioni. Quando si utilizza la tromba di saldatura è necessario prestare attenzione anche ai seguenti punti:

•  ampiezza di uscita tromba di saldatura in lega di alluminio ≤ 60μm;

• Corno di saldatura in lega di titanio, per un semplice corno di saldatura rotondo, l'ampiezza massima di uscita è 90-120μm;

• Per le trombe di grandi dimensioni, l'aggiunta di scanalature sulla faccia terminale della tromba aiuta a rendere l'ampiezza di uscita più uniforme, mentre l'ampiezza massima di uscita è ≤ 60μ m;

• Per i corni di saldatura alimentati dalla madre di grandi dimensioni, l'ampiezza del corno di saldatura femmina è ≤ 40μ m;

• È necessario evitare spigoli vivi. Tutti i bordi dei corni saldati devono essere arrotondati per evitare rotture;

• È necessario assemblare il corno di saldatura con gli strumenti appropriati.

2. La FEA valuta la qualità del corno di saldatura e ottimizza

Utilizzando la simulazione avanzata degli elementi finiti FEA, è possibile eseguire l'analisi dei guasti sul corno di saldatura durante la fase di progettazione, valutare e ottimizzare il comportamento vibrazionale del corno di saldatura, l'uniformità dell'ampiezza di uscita e la sollecitazione massima. I test hanno dimostrato che il corno di saldatura può essere valutato con precisione, migliorando notevolmente l'affidabilità del corno di saldatura.

Caso di ottimizzazione delle vibrazioni e dell'ampiezza del corno di saldatura FEA

Caso di ottimizzazione delle vibrazioni e dell'ampiezza del corno di saldatura FEA

Tipo e caratteristiche del corno di saldatura

Esistono diversi tipi di trombe di saldatura per soddisfare le diverse esigenze applicative. Ad esempio, un piccolo corno di saldatura rotondo ad alto guadagno (uscita ad alta ampiezza) viene utilizzato per saldare piccole parti rettangolari; un grande corno di saldatura rettangolare emette una piccola ampiezza per la saldatura di parti di grandi dimensioni. I tipi più comuni sono i seguenti:

• Corno a gradini: sono presenti sezioni diverse su entrambe le estremità del corno di saldatura e le due sezioni sono arrotondate nella posizione congiunta del corno di saldatura. La tromba a gradini ha un guadagno elevato e un'uscita di grande ampiezza a causa di un improvviso cambiamento nel piano del piano del nodo e anche lo stress meccanico è elevato. Questo tipo di corno di saldatura è adatto per saldatura ad ultrasuoni, rivettatura, distacco e altri processi.

• Corno esponenziale: la forma del corno di saldatura cambia secondo una formula esponenziale. La sezione trasversale cambia gradualmente, distribuendo le sollecitazioni interne su aree più lunghe per ridurre i picchi di sollecitazione. Pertanto, tale corno di saldatura ha una distribuzione ideale delle sollecitazioni e un'eccellente resistenza alla fatica. Adatto per applicazioni in cui la pressione di saldatura è elevata e l'ampiezza di uscita è ridotta, come gli intarsi di viti metalliche.

• Corno catenoide: combina i vantaggi dell'alto guadagno a gradini e del basso stress esponenziale. Adatto per saldare e rivettare varie piccole parti.

• Trombe a saldare rettangolari oa barra: design comuni. Anche le corna rettangolari di piccole dimensioni sono solitamente a gradini. In generale, la larghezza del corno è maggiore di 88 mm. Per evitare vibrazioni laterali e sollecitazioni del clacson è necessario aggiungere delle scanalature alla struttura. La tromba rettangolare standard può avere una dimensione massima di 250 mm.

• Corno circolare: include corni cavi o pieni. Di solito viene utilizzato per parti in plastica che sono rotonde nella zona saldata. Le trombe circolari con diametro superiore a 88 mm in genere aggiungono fessure per consentire la vibrazione assiale.