Co to jest róg spawalniczy do ultradźwiękowej zgrzewarki tworzyw sztucznych?

Rogi do spawania ultradźwiękowego odgrywają kluczową rolę w spawaniu ultradźwiękowym. Ale jakim „narzędziem” jest róg spawalniczy i jaka jest jego rola? Przedstawmy je jeden po drugim.

Róg jest narzędziem, które skutecznie przenosi drgania na spoinę tworzywa sztucznego. Posiada następujące funkcje:

• Przenoszenie energii wibracji

• Przekazywanie ciśnienia

• Amplituda transmisji

• Nadaje kształt dopasowujący się do kształtu produktu, a ponieważ tworzywo sztuczne jest plastyczne, może w pewnym stopniu pasować do produktu.

Projektowanie i produkcja tuby spawalniczej musi być bardzo ostrożna, ponieważ tylko dobre tuby spawalnicze mogą zagwarantować dobre wyniki spawania. Jeśli konstrukcja tuby spawalniczej jest zła (projekt amplitudy, nieuzasadniony tryb wibracji), zła produkcja (dobór materiału, niewłaściwa modyfikacja częstotliwości) może spowodować uszkodzenie tuby spawalniczej.

Rogi spawalnicze różnej wielkości

1. Wybór i ograniczenia materiału rogu spawalniczego

Zazwyczaj róg spawalniczy jest wykonany z trzech różnych materiałów, z których każdy ma swoje unikalne właściwości. Wybierz zgodnie z wymaganiami i oczekiwaniami użytkowania.

• Stop aluminium i tantalu: stosowany na etapie weryfikacji formy miękkiej lub na etapie produkcji małych partii, nie wytrzymuje naprężeń mechanicznych. Lub duży róg spawalniczy ze względu na wagę i koszt jest ważnym czynnikiem. Jest to jeden z najczęściej stosowanych materiałów charakteryzujący się dobrymi właściwościami mechanicznymi (twardość i prędkość propagacji ultradźwięków) oraz ekonomicznością.

• Stop niobu i tytanu: stosowany jest na etapie produkcji produktu na małą, średnią i dużą skalę. Ma doskonałe właściwości akustyczne i może wytrzymać maksymalne naprężenia mechaniczne 3 razy większe niż stop aluminium i ma stosunkowo doskonałą odporność na zużycie. Jednocześnie odporność na zużycie można znacznie zwiększyć, wykonując specjalną obróbkę powierzchni na powierzchni tuby. Często używany do spawania tworzyw sztucznych z włókna szklanego.

• Stal stopowa tantalu: stosowana do spawania części z tworzyw sztucznych, których nie można nakładać na stopy aluminium i stopy tytanu. Ma wysoką twardość i najwyższą odporność na zużycie, a przed użyciem jest utwardzany. Materiał ten jest często używany w zastosowaniach, w których osadzone są ultradźwiękowe śruby metalowe.

W celu uzyskania najlepszych wyników spawania nie zaleca się stosowania dużych rogów do zgrzewania ultradźwiękowego. Ponieważ amplituda wyjściowa powierzchni drgań dużych rogów nie może być ściśle stała, podczas spawania dużych produktów zaleca się stosowanie rogu z zasilaniem macierzystym lub wielu pojedynczych rogów do spawania. Podczas korzystania z tuby spawalniczej należy również zwrócić uwagę na następujące punkty:

•  amplituda sygnału wyjściowego tuby spawalniczej ze stopu aluminium ≤ 60μm;

• Róg spawalniczy ze stopu tytanu, w przypadku prostego okrągłego rogu spawalniczego, maksymalna amplituda wyjściowa wynosi 90-120μm;

• W przypadku dużych tub dodanie rowków na powierzchni czołowej tuby pomaga ujednolicić wyjściową amplitudę, podczas gdy maksymalna amplituda wyjściowa wynosi ≤ 60μm ;

• W przypadku rogów spawalniczych z zasilaniem macierzystym na dużą skalę amplituda rogów spawalniczych z gniazdem wynosi ≤ 40μm ;

• Należy unikać ostrych krawędzi. Wszystkie krawędzie rogu spoiny muszą być zaokrąglone, aby uniknąć pęknięcia;

• Należy zamontować róg spawalniczy za pomocą odpowiednich narzędzi.

2. MES ocenia jakość rogu spoiny i optymalizuje

Wykorzystując zaawansowaną symulację elementów skończonych MES, możliwe jest przeprowadzenie analizy uszkodzeń rogu spoiny w fazie projektowania, ocena i optymalizacja zachowania drgań rogu spoiny, równomierność amplitudy wyjściowej i maksymalne naprężenie. Testy wykazały, że róg spawalniczy można dokładnie ocenić, co znacznie poprawia niezawodność rogu spawalniczego.

Przypadek optymalizacji drgań i amplitudy tuby spawalniczej FEA

Przypadek optymalizacji drgań i amplitudy tuby spawalniczej FEA

Rodzaj i charakterystyka rogu spawalniczego

Istnieją różne typy rogów spawalniczych, które odpowiadają różnym potrzebom zastosowań. Na przykład mały okrągły róg spawalniczy o dużym wzmocnieniu (wyjście o dużej amplitudzie) jest używany do spawania małych prostokątnych części; duży prostokątny róg spawalniczy wytwarza małą amplitudę do spawania dużych części. Najczęstsze typy są następujące:

• Rożek schodkowy: Na obu końcach rogu spawalniczego znajdują się różne sekcje, a w miejscu połączenia rogu spawalniczego te dwie sekcje są zaokrąglone. Róg schodkowy ma duże wzmocnienie i dużą amplitudę wyjściową z powodu nagłej zmiany płaszczyzny płaszczyzny węzła, a naprężenia mechaniczne są również duże. Ten typ rogu spawalniczego nadaje się do zgrzewania ultradźwiękowego, nitowania, zrzucania i innych procesów.

• Róg wykładniczy: Kształt rogu spoiny zmienia się zgodnie ze wzorem wykładniczym. Przekrój stopniowo się zmienia, rozkładając naprężenia wewnętrzne na dłuższe obszary, aby zmniejszyć naprężenia szczytowe. Dlatego taki róg spawalniczy ma idealny rozkład naprężeń i doskonałą wytrzymałość zmęczeniową. Nadaje się do zastosowań, w których nacisk spawania jest wysoki, a amplituda wyjściowa mała, np. w przypadku metalowych wkładek śrubowych.

• Róg katenoidalny: łączy w sobie zalety stopniowanego dużego wzmocnienia i wykładniczo niskiego naprężenia. Nadaje się do spawania i nitowania różnych małych części.

• Rogi prostokątne lub spawane prętem: popularne konstrukcje. Zwykle schodkowe są również małe prostokątne rogi. Ogólnie szerokość rogu jest większa niż 88 mm. Aby uniknąć wibracji bocznych i naprężeń klaksonu, konieczne jest dodanie rowków do konstrukcji. Standardowy róg prostokątny może mieć rozmiar do 250 mm.

• Okrągły róg: obejmuje puste lub pełne rogi. Zwykle stosuje się go do części z tworzyw sztucznych, które są okrągłe w obszarze spawania. Okrągłe rogi o średnicy większej niż 88 mm zazwyczaj mają szczeliny umożliwiające drgania osiowe.