Cum să alegeți parametrii de sudare cu ultrasunete?

Cum să alegeți parametrii de sudare cu ultrasunete?

Amplitudinea A, presiunea statică F și timpul de sudare t, pe lângă alegerea puterii ultrasonice și interacțiunea dintre parametri. În sudarea cu ultrasunete, sudarea în puncte este cea mai comună aplicație. Următorul este un exemplu de sudare în puncte pentru a discuta influența diferiților parametri asupra calității sudurii.

1. Frecvența vibrațiilor cu ultrasunete? Frecvența de vibrație se referă în principal la valoarea frecvenței de rezonanță și la acuratețea frecvenței de rezonanță. Frecvența vibrațiilor este în general între 15 și 75 kHz. Alegerea frecvenței ar trebui să ia în considerare proprietățile fizice și grosimea materialului de sudat. Sudura este mai subțire și folosește o frecvență de vibrație mai mare. Când sudura este mai groasă, duritatea materialului de sudură și limita de curgere sunt mai mici, se utilizează frecvența de vibrație mai mică. Acest lucru se datorează faptului că, sub premisa menținerii neschimbate a funcției sunetului, creșterea frecvenței de vibrație poate reduce amplitudinea, reducând astfel daunele de oboseală cauzate de solicitarea alternativă a elementului subțire. Frecvența vibrațiilor are un efect asupra rezistenței la forfecare a îmbinării. Cu cât materialul este mai dur și grosimea este mai mare, cu atât efectul frecvenței este mai evident. Trebuie remarcat faptul că, pe măsură ce frecvența crește, pierderea energiei de oscilație de înaltă frecvență în sistemul acustic va crește, astfel încât frecvența sudorului cu ultrasunete de mare putere este relativ scăzută, în general în intervalul 15 până la 20 kHz. Precizia frecvenței de vibrație este un factor important pentru a asigura stabilitatea calității îmbinării de lipit. Datorită variabilității sarcinii mecanice în timpul procesului de sudare cu ultrasunete, are loc o dezacordare aleatorie, rezultând o calitate instabilă a sudurii.

2. Amplitudinea Amplitudinea este unul dintre parametrii de baza in procesul de sudare cu ultrasunete. Determină mărimea puterii de frecare, care este legată de îndepărtarea peliculei de oxid de pe suprafața de sudură, generarea de căldură prin frecare a suprafeței îmbinării, dimensiunea zonei de deformare plastică și starea stratului de fluid plastic. . Prin urmare, selectarea corectă a valorii amplitudinii în funcție de natura materialului de sudat și de grosimea acestuia este o condiție prealabilă pentru obținerea unei îmbinări foarte fiabile. Intervalul de amplitudine este în general de 5 până la 25 μm . Sudorii cu ultrasunete de putere redusă au, în general, frecvențe mari de vibrații, dar intervalul de amplitudine este scăzut. Materialele de sudare cu duritate redusă sau sudurile mai subțiri ar trebui să utilizeze o amplitudine mai mică; pe măsură ce duritatea și grosimea materialului cresc, amplitudinea selectată trebuie mărită corespunzător. Acest lucru se datorează faptului că mărimea amplitudinii corespunde vitezei de mișcare relativă a suprafeței de contact a sudurii, iar temperatura zonei de sudare, fluxul de plastic și mărimea muncii de frecare sunt determinate de viteza relativă de mișcare. Pentru o anumită sudură, există o gamă adecvată de amplitudini. Când amplitudinea A este de 17 μm , îmbinarea de lipit are cea mai mare rezistență la forfecare, amplitudinea scade și rezistența scade. Când amplitudinea este mai mică de 6 μm , articulația nu a fost formată, iar timpul de creștere a efectului de vibrație nu are efect. Acest lucru se datorează faptului că valoarea amplitudinii este prea mică și viteza relativă de mișcare între suduri este prea mică. Când valoarea amplitudinii depășește 17 μm , rezistența îmbinării de lipit scade, ceea ce este legat în principal de deteriorarea prin oboseală în interiorul și pe materialul metalic. Prin urmare, amplitudinea este prea mare, iar forța de forfecare a vibrației transmisă de la electrodul de sunet superior la sudura depășește frecarea dintre ele. Forța, frecarea relativă de alunecare dintre sonotrod și piesa de prelucrat și o cantitate mare de deformare termică și plastică, rezultând polul acustic superior încorporat în sudura, rezultând o reducere a secțiunii transversale efective a îmbinării. Materialul traductorului și structura concentratorului sudorului cu ultrasunete determină amplitudinea sudorului. Când sunt determinate, amplitudinea este modificată, de obicei prin ajustarea parametrilor electrici ai generatorului acustic. În plus, alegerea valorilor de amplitudine este legată de alți parametri și ar trebui luate în considerare împreună. Trebuie subliniat că, în intervalul corespunzător de amplitudine, utilizarea unei amplitudini mari poate scurta foarte mult timpul de sudare și poate îmbunătăți eficiența producției de sudare.

3. Presiunea statică F Rolul presiunii statice este de a transmite eficient vibrația ultrasonică la sudura prin sonotrod. Cantitatea de presiune statică necesară pentru sudarea cu ultrasunete variază în funcție de tipul de material. Când presiunea statică este prea scăzută, deoarece undele ultrasonice sunt cu greu transmise la sudura, nu este suficient să se genereze un anumit lucru de frecare la interfața celor două suduri, iar energia ultrasonică se pierde aproape complet în suprafața care alunecă între polul acustic superior și sudură. Este imposibil să se formeze o legătură eficientă. Odată cu creșterea presiunii statice, starea de transmisie a vibrațiilor este îmbunătățită, temperatura zonei de sudură crește, rezistența la deformare a materialului scade și gradul de curgere a plasticului crește treptat. În plus, datorită creșterii tensiunii de compresiune, aria și legătura de deformare plastică la punctul de contact Aria este mărită și rezistența îmbinării este crescută. Când presiunea statică atinge o anumită valoare și apoi crește presiunea, rezistența articulației nu mai crește sau scade. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când presiunea statică este prea mare, energia de vibrație nu poate fi utilizată în mod rezonabil, forța de frecare este prea mare, mișcarea de frecare relativă dintre elementele sudate este slăbită și valoarea amplitudinii este chiar redusă, rezultând zona de legătură dintre sudurile. Nu mai crește sau descrește, iar zdrobirea materialului face ca secțiunea transversală reală a îmbinării să scadă, ceea ce reduce rezistența îmbinării. În cazul altor condiții de sudare, presiunea statică ridicată poate fi utilizată pentru a obține îmbinări de lipire de aceeași rezistență într-un timp de sudare mai scurt deoarece presiunea statică mai mare poate fi generată la o temperatură mai scăzută în stadiul incipient al vibrației. Cauzat de deformarea plastică. În același timp, utilizarea presiunii statice ridicate poate atinge cea mai ridicată temperatură într-un timp scurt și poate scurta timpul de sudare.

4. Timpul de sudare t Timpul de sudare are o mare influență asupra calității îmbinării. Când timpul de sudare este prea scurt, pelicula de oxid de pe suprafață este prea târziu pentru a fi distrusă și se formează doar câteva denivelări, rezistența îmbinării este prea scăzută și nici măcar îmbinarea nu poate fi formată. Pe măsură ce timpul de sudare este prelungit, rezistența îmbinării de lipit crește rapid, iar valoarea rezistenței nu este scăzută într-un anumit timp de sudare. Cu toate acestea, atunci când timpul de sudare cu ultrasunete depășește o anumită valoare, rezistența îmbinării de lipit scade. Acest lucru se datorează faptului că aportul de căldură al armăturii sudate este prea mare, zona de plastic este mărită, iar polul acustic superior este prins în sudură. Pe lângă reducerea suprafeței secțiunii transversale a îmbinării sudate, este ușor. Provoacă fisuri pe suprafața și în interiorul îmbinării de lipit. Pentru diferite presiuni statice, timpul de sudare necesar pentru a obține rezistența optimă a îmbinării este diferit, iar creșterea valorii presiunii statice poate scurta într-o oarecare măsură timpul de sudare.

5. Puterea de sudare P La sudarea cu ultrasunete, alegerea puterii depinde în principal de grosimea sudurii și de duritatea materialului. Deoarece măsurarea puterii ultrasonice este dificilă în aplicațiile practice, amplitudinea este adesea folosită pentru a reprezenta puterea, puterea ultrasonică și amplitudinea. Relația poate fi determinată de: P = μ SF υ = μ SF2A ω / π = 4 μ SFA? (1) unde P - puterea ultrasonică; F - presiune statică; S - zona îmbinării de lipit; υ - viteza relativă; A - amplitudine ; μ - coeficientul de frecare; ω - frecvența unghiulară ( ω = 2 π ?); ? - frecventa vibratiilor. În sudarea cu ultrasunete, amplitudinea este selectată de la 5 la 25 μm . Când sunt selectate materialul traductorului, structura și puterea, mărimea amplitudinii este, de asemenea, legată de factorul de amplificare al concentratorului. În general, atunci când se determină influenţa reciprocă a diferiţilor parametri de sudare de mai sus, aceasta poate fi realizată prin trasarea unei curbe critice, iar FIG. 18 este o relație critică între presiunea statică și putere. Presiunea reală este în general selectată folosind presiunea statică la puterea minimă disponibilă și o valoare a puterii puțin mai mare decât puterea minimă disponibilă. Cei mai mulți parametri de sudare de mai sus nu sunt izolați, ci influențează reciproc și sunt interdependenți și ar trebui luați în considerare împreună. De exemplu, în sudarea cu ultrasunete a materialelor plastice, calitatea îmbinării depinde de interacțiunea dintre amplitudinea, presiunea statică și timpul de sudare a traductorului. Timpul de sudare t și presiunea statică a capului de sudare F sunt reglabile, amplitudinea este determinată de traductor și claxon, iar cele trei mărimi au o valoare optimă de selecție una pentru cealaltă. Când energia de sudare depășește o valoare adecvată, cantitatea de topire a materialului este mare, rezultând o deformare mare. Dacă energia de sudare este prea mică, nu este ușor de sudat. Pe lângă parametrii de sudare, factori precum materialul acustic superior, dimensiunea formei și starea suprafeței sale au un efect și asupra calității sudurii.