Princíp činnosti ultrazvukového zváracieho stroja na plasty
Pojem a klasifikácia zvukových vĺn
Vlny sú spôsobené poruchami začínajúcimi v určitom bode a šíria sa alebo prenášajú do iných bodov vopred určeným spôsobom. Akustická vlna je šírenie vibračnej energie v elastickom prostredí, druh elastickej mechanickej vlny. V tekutom alebo pevnom médiu, keď sa hmotný bod odchýli od svojej rovnovážnej polohy, spôsobí to elastickú vratnú silu vo vnútri média. Táto elastická vratná sila je spojená so zotrvačnosťou systému, takže vibrácie stredného hmotného bodu sa nepretržite prenášajú na susedné hmotné body, čím sa generujú a vydávajú zvukové vlny. Akustické vlny sú elastické mechanické vlny. Frekvenčný rozsah zvukových vĺn, ktoré ľudské ucho môže počuť, je zvyčajne medzi 20 Hz a 20 kHz, nazývaný počuteľný zvuk. Zvukové vlny s frekvenciou medzi 2×104Hz-2×109Hz sa nazývajú nadzvukové vlny a zvukové vlny s frekvenciou nižšou ako 20Hz sa nazývajú infrazvukové vlny. (Infrazvuková vlna). Tieto nepočuteľné zvuky majú významný vplyv na ľudský život a majú tiež široké uplatnenie a perspektívy rozvoja.
| Frekvencia/Hz | Vlastnosti | |
| Infrazvuk | 〈20 | Ľudské uši nepočujú, prenosový útlm je veľmi malý a prenosová vzdialenosť je veľmi dlhá. |
| Počuteľný zvuk | 20-2×104Hz | Dá sa počuť ľudským uchom |
| Ultrazvuk | 2×104Hz-2 x 109Hz | Frekvencia šírenia je vysoká, smer šírenia je silný, stredné vibrácie sú silné a šírenie v kvapaline môže spôsobiť kavitáciu. |
| Ultrazvuk | 2×109Hz-2 x 1012Hz | Útlm šírenia je veľký, vlnová dĺžka je krátka a frekvenčné pásmo zhruba zodpovedá mikrovlnám. |
Ultrazvuk sa líši od bežných zvukových vĺn v nasledujúcich charakteristikách: vysoká frekvencia, krátka vlnová dĺžka, veľká energia, odraz, lom, rezonancia a strata energie počas procesu šírenia.
Princíp a postup zvárania plastov ultrazvukom
Ultrazvukové zváranie plastov (ultrazvukové zváranie) je bezkontaktná metóda zvárania. Princíp ultrazvukového zvárania spočíva v premene prúdu 50/60 Hz na 15, 20, 30 alebo 40 kHz vysokofrekvenčnú elektrickú energiu prostredníctvom ultrazvukového generátora a premenená elektrická energia sa premieňa na pozdĺžne mechanické vibrácie rovnakej frekvencie pomocou ultrazvukového generátora. zariadenie na premenu energie a potom sa táto zmena prenesie do zváracej hlavy cez zariadenie na nastavenie amplitúdy a zváracia hlava prenesie prijatú vibračnú energiu do spoja zváracieho originálu. Oblasť s veľkým akustickým odporom na rozhraní využíva trenie na premenu vibračnej energie na tepelnú energiu na vytvorenie lokálnej vysokej teploty. Teplo sa sústreďuje v strede zváracieho materiálu. Kvôli zlej tepelnej vodivosti plastu sa nemôže rozptýliť v čase, čo spôsobuje rýchle roztavenie kontaktnej plochy plastu. Potom spojte spojovacie plochy. Ultrazvukové zváranie sa môže použiť v procese spájania väčšiny technických plastov, čím sa stáva jedným z dôležitých technických zdrojov procesu spájania a má široké možnosti použitia. Pevnosť zvárania môže byť blízka pevnosti suroviny a vlastnosti materiálu nie sú priamo ovplyvnené ani zmenené. Spôsob zvárania má vlastnosti zachovania plasticity materiálu a má malý vplyv na elasticitu a mechanickú pevnosť spájaných častí. Spĺňa technické požiadavky na technické lepenie. .
Obrázok 1 Schéma fungovania princípu činnosti ultrazvukového zváracieho stroja
Proces ultrazvukového zvárania:
Napájací zdroj aktivuje spúšťový riadiaci signál pneumatického prenosového systému, valec stlačí zváraciu hlavu, aby klesla a stlačí zvarenec, aby sa spustil ultrazvukový generátor, aby pracoval, emitoval ultrazvuk a udržal určitý čas zvárania, odstránil ultrazvukové vyžarovanie, pokračoval v udržiavaní určitý tlak na určitý čas, odtlakujte a zváracia hlava Pick-up, zváranie je ukončené.
Obrázok 2 4 fázy procesu ultrazvukového zvárania
V prvej fáze je zváracia hlava v kontakte s dielom, vyvíja tlak a začína vibrovať. Teplo z trenia roztaví rebrá, ktoré vedú energiu, a tavenina prúdi do povrchu spoja. Keď sa vzdialenosť medzi dvoma časťami zmenšuje, zvárací posun (zmenšenie vzdialenosti medzi dvoma časťami v dôsledku prúdenia taveniny) sa začína zväčšovať. Najprv sa zvárací posuv rýchlo zväčší a potom sa spomalí, keď sa roztavená tyč na vedenie energie roztiahne a dotkne sa povrchu spodnej časti. Vo fáze trenia v tuhom stave je zahrievanie spôsobené trecou energiou medzi dvoma povrchmi a vnútorným trením v častiach. Trecie zahrievanie spôsobuje, že sa polymérny materiál zahrieva na teplotu topenia. Výhrevnosť závisí od frekvencie pôsobenia, amplitúdy a tlaku;
Zvýšenie rýchlosti tavenia v druhom stupni vedie k zvýšeniu zvarového posunu a kontaktu medzi povrchmi dvoch častí. V tomto štádiu sa vytvorí tenká roztavená vrstva a hrúbka roztavenej vrstvy sa zväčší v dôsledku nepretržitého zahrievania. Teplo v tomto štádiu vzniká viskóznym rozptylom;
V tretej etape zostáva hrúbka vrstvy roztoku vo zvare nezmenená a pri konštantnom rozložení teploty dochádza k ustálenému taveniu;
Vo štvrtej fáze, po uplynutí nastaveného času alebo dosiahnutí špecifickej energie, úrovne výkonu alebo vzdialenosti, sa preruší napájanie, zastaví sa ultrazvukové vibrácie a začne sa štvrtá fáza. Tlak je udržiavaný tak, že časť prebytočnej taveniny sa vytlačí z povrchu spoja. Maximálny posun sa dosiahne, keď sa zvar ochladí a stuhne a dôjde k intermolekulárnej difúzii.
Ultrazvuková technológia zvárania je široko používaná v rôznych oblastiach a táto technológia postupne dospieva v nepretržitej praxi. V procese ultrazvukového zvárania plastov ovplyvní kvalitu zvárania výber modelu zariadenia, výber spájky a návrh zváracieho toku. Preto pred zakúpením zariadenia na ultrazvukové zváranie plastov by sa mala vykonať príslušná kontrola na zlepšenie kvality zvárania plastov.
