Zastosowanie technologii cięcia ultradźwiękowego w produktach elektronicznych

 

Streszczenie:  Technologia ultradźwiękowa ma szerokie zastosowanie w przemyśle. W artykule przedstawiono zasadę cięcia ultradźwiękowego, połączono przykłady konkretnych produktów elektronicznych w celu porównania efektów cięcia mechanicznego i cięcia laserowego oraz zbadano zastosowanie technologii cięcia ultradźwiękowego.

 

· Przedmowa

 

Cięcie ultradźwiękowe to zaawansowana technologia cięcia wyrobów termoplastycznych. Technologia cięcia ultradźwiękowego wykorzystuje spawanie ultradźwiękowe do cięcia detali. Sprzęt do spawania ultradźwiękowego i jego komponenty nadają się również do zautomatyzowanych środowisk produkcyjnych. Technologia cięcia ultradźwiękowego jest szeroko stosowana w elektronice komercyjnej i konsumenckiej, motoryzacji, nowej energii, opakowaniach, medycynie, przetwórstwie spożywczym i innych dziedzinach. Wraz z szybkim rozwojem gospodarki krajowej zakres zastosowań będzie coraz szerszy, a popyt na rynku będzie dalej rósł. Dlatego technologia cięcia ultradźwiękowego ma ogromne perspektywy rozwoju.

 

· Cięcie mechaniczne

 

Cięcie mechaniczne to oddzielanie materiałów za pomocą środków mechanicznych w normalnej temperaturze, takich jak ścinanie, piłowanie (piła, piła do płytek, piła do piasku itp.), Frezowanie i tak dalej. Cięcie mechaniczne jest powszechną metodą obróbki zgrubnej materiałów i jest cięciem na zimno. Istota polega na tym, że obrabiany materiał jest ściskany nożyczkami, co powoduje odkształcenie ścinające i ograniczenie procesu separacji. Proces cięcia mechanicznego można z grubsza podzielić na trzy kolejne etapy: 1. etap odkształcenia sprężystego; 2. etap odkształcenia plastycznego; 3. etap złamania

 

· cięcie laserowe

 

3.1 Zasada cięcia laserowego

 

Cięcie laserowe wykorzystuje skupioną wiązkę laserową o dużej mocy do oświetlania przedmiotu obrabianego, podgrzewając materiał do tysięcy do kilkudziesięciu stopni Celsjusza w bardzo krótkim czasie, umożliwiając napromienianiu materiału szybkie stopienie, odparowanie, ablację lub zapalenie podczas korzystania z wiązki. Współosiowy przepływ powietrza o dużej prędkości zdmuchuje stopiony materiał lub odparowany materiał jest wydmuchiwany ze szczeliny, przecinając w ten sposób przedmiot obrabiany w celu osiągnięcia celu cięcia materiału. Cięcie laserowe jest jedną z metod cięcia na gorąco.

 

3.2 Funkcje cięcia laserowego:

 

Jako nowa metoda przetwarzania, obróbka laserowa znalazła szerokie zastosowanie w przemyśle elektronicznym ze względu na zalety dokładnej, szybkiej, prostej obsługi i wysokiego stopnia automatyzacji. W porównaniu z tradycyjną metodą cięcia, maszyna do cięcia laserowego jest nie tylko tania, ma niskie zużycie paliwa, a ponieważ obróbka laserowa nie wywiera mechanicznego nacisku na przedmiot obrabiany, efekt cięcia produktu, precyzja i prędkość cięcia są bardzo dobre, a operacja jest bezpieczna, a konserwacja prosta. Cechy takie jak: Kształt produktu wyciętego przez maszynę laserową nie jest żółty, automatyczna krawędź nie jest luźna, nie ma deformacji, nie jest twarda, rozmiar jest spójny i dokładny; może wyciąć dowolny złożony kształt; wysoka wydajność, niski koszt, grafika komputerowa Może wyciąć koronkę dowolnego rozmiaru i dowolnego kształtu. Szybki rozwój: Dzięki połączeniu technologii laserowej i komputerowej użytkownicy mogą w dowolnym momencie zaprojektować wyjście grawerowania laserowego i zmienić grawer, o ile są one zaprojektowane na komputerze. Cięcie laserowe, ponieważ niewidzialna wiązka zastępuje tradycyjny nóż mechaniczny, mechaniczna część głowicy lasera nie ma kontaktu z obrabianym przedmiotem i nie rysuje powierzchni roboczej podczas pracy; prędkość cięcia laserowego jest duża, nacięcie jest gładkie i płaskie, generalnie nie ma potrzeby późniejszej obróbki; brak naprężeń mechanicznych w nacięciu, brak zadziorów ścinających; wysoka precyzja obróbki, dobra powtarzalność, brak uszkodzeń powierzchni materiału; Programowanie NC, możliwość przetworzenia dowolnego planu, możliwość wycięcia całej płyty w dużym formacie, brak konieczności otwierania formy, oszczędność czasu.

 

· Cięcie ultradźwiękowe

 

4.1 Zasada cięcia ultradźwiękowego:

 

Dzięki specjalnej konstrukcji głowicy spawalniczej i podstawy głowica spawalnicza jest dociskana do krawędzi produktu z tworzywa sztucznego, a wibracje ultradźwiękowe są wykorzystywane do cięcia produktu w celu uzyskania efektu cięcia dzięki zastosowaniu zasady działania wibracji ultradźwiękowych. Podobnie jak w przypadku tradycyjnych technik obróbki, podstawową zasadą technologii cięcia ultradźwiękowego jest wykorzystanie elektronicznego generatora ultradźwiękowego do wygenerowania fal ultradźwiękowych o określonym zakresie częstotliwości, a następnie pierwotna amplituda i energia są małe poprzez przetwornik ultradźwiękowo-mechaniczny umieszczony w ultradźwiękowej głowicy tnącej. Wibracje ultradźwiękowe zamieniane są na drgania mechaniczne o tej samej częstotliwości, a następnie wzmacniane rezonansem w celu uzyskania odpowiednio dużej amplitudy i energii (mocy) umożliwiającej spełnienie wymagań cięcia przedmiotu obrabianego. Na koniec energia przekazywana jest do głowicy spawalniczej, a następnie produkt jest cięty. Zaletą szczeliny jest gładkość i brak pęknięć.

Ultradźwiękowy system wibracji cięcia składa się głównie z przetwornika ultradźwiękowego, tuby ultradźwiękowej i głowicy spawalniczej. Wśród nich funkcją przetwornika ultradźwiękowego jest konwersja sygnału elektrycznego na sygnał akustyczny; róg jest ważnym elementem sprzętu do obróbki ultradźwiękowej. Ma dwie główne funkcje: (1) koncentrację energii — to znaczy wzmacniane jest przemieszczenie drgań mechanicznych lub amplituda prędkości lub energia jest skupiana na mniejszej powierzchni promieniowania w celu gromadzenia energii; (2) energia akustyczna jest skutecznie przekazywana do obciążenia — w przypadku mechanicznego przetwornika impedancji, pomiędzy przetwornikiem a obciążeniem akustycznym przeprowadzane jest dopasowanie impedancji, aby umożliwić efektywniejsze przekazywanie energii ultradźwiękowej z przetwornika do obciążenia.

 

 

4.2. Cechy cięcia ultradźwiękowego:

 

Gdy fala ultradźwiękowa jest wzbudzana do osiągnięcia wyższej temperatury, produkt topi się w wyniku wzbudzenia międzycząsteczkowego w wysokiej temperaturze i tarcia wewnętrznego.

 

Funkcje cięcia ultradźwiękowego. Cięcie ultradźwiękowe ma zalety gładkiego i pewnego nacięcia, dokładnego cięcia, braku deformacji, braku wypaczeń, puszenia, wirowania, marszczenia i tak dalej. Nieunikniona „maszyna do cięcia laserowego” ma wady w postaci zgrubnego cięcia, ogniskowej krawędzi, pillingu itp. Zalety cięcia ultradźwiękowego obejmują: 1. Duża prędkość pracy, z typowym czasem cyklu krótszym niż jedna sekunda. 2. Części plastikowe nie są naprężone; 3. Powierzchnia cięcia jest czysta; 4 Można wycinać wiele miejsc jednocześnie, co zapewnia automatyczną separację. 5 Cięcie ultradźwiękowe nie powoduje zanieczyszczeń.

 

Jaki rodzaj materiału jest cięty za pomocą ultradźwięków? Najlepiej sprawdza się w przypadku sztywnych tworzyw termoplastycznych (poliwęglan, polistyren, ABS, polipropylen, nylon itp.). Bardziej efektywnie przekazują energię mechaniczną. Termoplasty o niższej sztywności (moduł sprężystości), takie jak polietylen i polipropylen, pochłaniają energię mechaniczną i mogą dawać niespójne wyniki.

 

 

· Wniosek

 

W porównaniu z efektami cięcia mechanicznego, cięcia laserowego i cięcia ultradźwiękowego, ultradźwięki są bardziej odpowiednie do cięcia ucha produktu, a efekt jest dobry, spełnia wymagania cięcia produktu, a wydajność cięcia ultradźwiękowego jest najwyższa. Cięcie ultradźwiękowe jest dobrym rozwiązaniem dla wymagań cięcia produktu.

 

Uważa się, że wraz ze stopniowym pogłębianiem badań nad technologią cięcia ultradźwiękowego w niedalekiej przyszłości będzie ona szerzej stosowana.