Pet faktora koji utječu na uspješan ultrazvučni zavarivač
1. Frekvencije zavarivanja
Uobičajene frekvencije zavarivanja kreću se od raspona 40kHz do raspona 15kHz. Različiti parametri primjene odredit će najbolju opremu i učestalost za postizanje optimalnog zavarivanja dijelova.
Na primjer, za male, osjetljive sklopove (štampane pločice, mikroelektroničke komponente itd.) S bliskim tolerancijama, viša frekvencija (na primjer, 40kHz) je pogodnija jer se primijenjeni tlak i ultrazvučne vibracije mogu minimizirati, zajedno sa bilo kojim označavanjem Površine klase A
Niska frekvencija (na primjer, 15 kHz) dobro je pogodna za dijelove srednje i velike veličine, a također omogućuje zavarivanje mnogo mekše plastike s većim daljinskim udaljenostima (više o tome u nastavku) nego što je često moguće kod viših frekvencijskih sustava.
20kHz frekvencija je najčešće korištena ultrazvučna frekvencija za montažu plastike i nudi maksimalnu fleksibilnost, jer je pogodna za širok raspon primjena i termoplastičnih komponenti.
2. Materijalna razmatranja
U skladu s osnovnim principom ultrazvučnog sastavljanja kako je gore navedeno, termoplastika se može ultrazvučno sastaviti jer se topi u određenom temperaturnom rasponu; budući da su termoreaktivni materijali - koji se nakon zagrijavanja razgrađuju - neprikladni za ultrazvučno sklapanje.
Mogućnost upotrebe bilo kojeg termoplastike zavisi od njegove krutosti ili modula elastičnosti, gustoće, koeficijenta trenja, toplotne provodljivosti, specifične topline i Tm ili Tg.
Općenito, kruta plastika pokazuje izvrsna svojstva zavarivanja na daljinu, jer lako prenosi vibracijsku energiju. Meka plastika, koja ima mali modul elastičnosti, smanjuje ultrazvučne vibracije i kao takva ih je teže zavariti.
Kod zavarivanja, kočenja ili zavarivanja tačno vrijedi suprotno. Općenito, što je plastika mekša, to je lakše zavarivati, oblikovati ili točkasto zavarivati.
Takođe se u pravilu smole klasifikuju kao amorfne ili kristalne. Ultrazvučna energija se lako prenosi amorfnim smolama, koje se stoga lako podvrgavaju ultrazvučnom zavarivanju. Kristalne smole, s druge strane, ne prenose ultrazvučnu energiju. Iz tog razloga prilikom zavarivanja kristalnih smola treba koristiti veće amplitude i nivoe energije, a posebno razmatranje treba dati zajedničkom dizajnu.
Varijable koje mogu dodatno utjecati na zavarivanje su sadržaj vlage, sredstva za oslobađanje plijesni, maziva, plastifikatori, sredstva za ojačavanje punila, pigmenti, sredstva za usporavanje plamena i drugi aditivi, zajedno sa stvarnom vrstom smole.
Isto tako, važno je utvrditi stepen kompatibilnosti materijala koji su zavareni zajedno. Određeni materijali imaju određeni stupanj kompatibilnosti, ali nisu sve klase i sastavi možda kompatibilni, a neki nisu kompatibilni.
3. Uticaj zajedničkog dizajna
Možda je najkritičnija strana ultrazvučnog zavarivanja dizajn zglobova (konfiguracija dve površine spajanja). Treba uzeti u obzir kada su dijelovi koje treba zavariti još u fazi projektiranja, a zatim biti ugrađeni u oblikovane dijelove. Postoji mnoštvo zajedničkih dizajna, svaki sa specifičnim značajkama i prednostima. Njihov izbor je određen takvim faktorima kao što su vrsta plastike, geometrija dijela, zahtjevi za zavarivanje, mogućnosti obrade i lijevanja i kozmetički izgled.
4. Alat i čvora
Teško je pretjerivati o važnosti rogova i učvršćenja kad je u pitanju postizanje efikasnog ultrazvučnog zavara.
U industriji je postojala percepcija da rogove i uređaje za određenu primjenu mora osigurati isti proizvođač bez obzira na to što se preša za zavarivanje koristila. Danas inženjeri razumiju da se slobodno miješaju i slažu: Najbolji alati za posao ne moraju imati isti naziv koji se pojavljuje na preši, sve dok se učestalost zavarivanja podudara.
Opcije materijala za izradu alata uključuju aluminij, titanijum, kaljeni čelik i nehrđajući čelik. Takvi čimbenici kao što su vrsta plastike koja se zavari, veličina spoja i konfiguracija, čvrstoća zavarivanja i / ili trajnost će odrediti najbolji materijal za posao. Na primjer, za povećanu dugovječnost, očvrsli čelik mogao bi biti dobar izbor.
Dobar dizajn učvršćenja također je imperativ. Učvršćivač ima dvije glavne svrhe: poravnati dijelove ispod roga i podupirati direktno ispod područja zavara. Ova podrška uključuje i odražavanje ultrazvučne energije natrag u ravninu zavarivanja, zbog čega se učvršćenja često izrađuju od metala.
Za dodatnu čvrstoću i izdržljivost može se naneti obloga od tvrdog metala ili kromirana obloga. Zaobljeni elementi i alati za dijelove nepravilnog oblika mogu se dizajnirati po mjeri, zajedno s perifernim uređajima za stezanje, držanje i poravnavanje suprotnih dijelova. Segmentirana i podesiva učvršćenja također se mogu ugraditi da osiguraju sigurno uklapanje u oblikovane plastične dijelove.
5. Parametri zavarivanja
Tijekom samog postupka zavarivanja, ovisno o vrsti sistema koji se koristi, na ishod utječu različiti parametri zavarivanja. To uključuje ograničenja amplitude / pritiska, sile pokretanja i tolerancije, ovisno o tome da li se zavarivanje vrši prema vremenu, energiji ili udaljenosti.
Postavka amplitude koristi se za određivanje vibracijske amplitude. Često se mogu podesiti podešavanja amplitude i pritiska na regulatoru koji pokreće pritisak, dok se velika podešavanja mogu postići pomoću pojačivača i regulatora pritiska.
Podešavanje pritiska sile okidača određuje pritisak koji treba dostići da bi se pokrenuo ultrazvuk. Prilagođavanje ovog parametra postavkama, kao što su vremenski odgodiči, načini pre aktiviranja i postavke sile / pritiska, mogu utjecati na to koliko su dijelovi u kontaktu prije nego što je ultrazvuk zapravo uključen.
Vremenske postavke, kao što su vrijeme zavarivanja (trajanje vremena za koje se ultrazvučne vibracije zapravo primjenjuju na dijelove) i vrijeme zadržavanja (trajanje za koje se održava pritisak kako bi se osiguralo pravilno spajanje dijelova, nakon stvarnog vremena zavarivanja i s ultrazvukom isključeno kako bi se zavar mogao ohladiti), dodatno utjecajte na vrijeme i koliko dugo ultrazvuk treba ostati.
Isto tako, neki će sustavi omogućiti korisniku da određuje energetske postavke - na primjer, s ograničenjima i kalibracijskim pulsom - dok će neki također omogućiti podešavanja udaljenosti - poput inkrementalnih, predpokretačkih, apsolutnih i ograničenja.
Kao što se vidi, mnoštvo pokretnih dijelova, ako hoćete, ući će u igru tijekom postupka ultrazvučnog zavarivanja. Manipulacija ovih parametara može značiti razliku između uspješnog zavara i neefikasnog zavara ili napukanog roga.
