Принцип роботи ультразвукового зварювального апарату для пластмас
Поняття та класифікація звукових хвиль
Хвилі викликані збуреннями, що починаються в певній точці, і поширюються або передаються в інші точки заздалегідь визначеним способом. Акустична хвиля - це поширення енергії коливань у пружному середовищі, різновид пружної механічної хвилі. У рідкому або твердому середовищі, коли точка маси відхиляється від положення рівноваги, це викличе відновлюючу пружну силу всередині середовища. Ця еластична відновлююча сила поєднується з інерцією системи, так що вібрація точки середньої маси безперервно передається на сусідні точки маси, таким чином генеруючи та випромінюючи звукові хвилі. Акустичні хвилі - це пружна механічна хвиля. Діапазон частот звукових хвиль, які може почути людське вухо, зазвичай становить від 20 Гц до 20 кГц, що називається чутним звуком. Звукові хвилі з частотою від 2×104 Гц до 2×109 Гц називаються надзвуковими хвилями, а звукові хвилі з частотою нижче 20 Гц — інфразвуковими. (Інфразвукова хвиля). Ці нечутні звуки мають значний вплив на життя людини, а також мають широкий спектр застосування та перспективи розвитку.
| Частота/Гц | Особливості | |
| Інфразвук | 〈20 | Людські вуха не чують, загасання передачі дуже мале, а відстань передачі дуже велика. |
| Чутний звук | 20-2×104Гц | Можна почути людським вухом |
| УЗД | 2×104Гц-2×109Гц | Частота поширення висока, напрямок поширення сильний, вібрація середовища сильна, а поширення в рідині може викликати кавітацію. |
| УЗД | 2×109Гц-2×1012Гц | Загасання поширення велике, довжина хвилі коротка, а смуга частот приблизно відповідає мікрохвильовій. |
Ультразвук відрізняється від звичайних звукових хвиль наступними характеристиками: висока частота, коротка довжина хвилі, велика енергія, відбиття, заломлення, резонанс і втрата енергії під час процесу поширення.
Принцип і процес ультразвукового зварювання пластмас
Ультразвукове зварювання пластику (ультразвукове зварювання) є безконтактним способом зварювання. Принцип ультразвукового зварювання полягає в перетворенні струму 50/60 Гц в електричну енергію високої частоти 15, 20, 30 або 40 кГц через ультразвуковий генератор, а перетворена електрична енергія перетворюється в поздовжню механічну вібрацію тієї ж частоти за допомогою ультразвукового генератора. пристрій перетворення енергії, а потім ця зміна передається на зварювальну головку через пристрій регулювання амплітуди, а зварювальна головка передає отриману енергію вібрації на з'єднання зварювального оригіналу. Область з великим акустичним опором на межі розділу використовує тертя для перетворення енергії вібрації в теплову енергію для створення локальної високої температури. Тепло концентрується в середині зварювального матеріалу. Через погану теплопровідність пластику, він не може бути розсіяний вчасно, через що пластикова контактна поверхня швидко плавиться. Далі зробіть так, щоб склеювальні поверхні злилися між собою. Ультразвукове зварювання може використовуватися в процесі склеювання більшості інженерних пластмас, стаючи одним із важливих технічних ресурсів процесу склеювання, і має широкий спектр перспектив застосування. Міцність зварювання може бути близькою до міцності сировини, а характеристики матеріалу безпосередньо не впливають і не змінюються. Спосіб зварювання має характеристики збереження пластичності матеріалу, і мало впливає на еластичність і механічну міцність деталей, що скріплюються. Він відповідає технічним вимогам інженерного склеювання. .
Рисунок 1 Структурна схема принципу роботи ультразвукового зварювального апарату
Процес ультразвукового зварювання:
Джерело живлення активує систему пневматичної передачі сигналу управління тригером, циліндр створює тиск на зварювальну головку до падіння і натискає на зварювальний елемент, щоб запустити ультразвуковий генератор для роботи, випромінювати ультразвук і підтримувати певний час зварювання, видаляти ультразвукове випромінювання, продовжувати підтримувати певний тиск на певний час, розгерметизують, і зварювальну головку підхоплюють, зварювання закінчено.
Малюнок 2 4 етапи процесу ультразвукового зварювання
На першому етапі зварювальна головка стикається з деталлю, чинить тиск і починає вібрувати. Теплота тертя розплавляє енергопровідні ребра, і розплав стікає на поверхню з’єднання. Зі зменшенням відстані між двома деталями зміщення зварювання (зменшення відстані між двома деталями за рахунок потоку розплаву) починає збільшуватися. Спочатку зварювальний зсув швидко збільшується, а потім сповільнюється, коли розплавлений стрижень, що проводить енергію, поширюється і торкається поверхні нижньої частини. На стадії тертя в твердому стані нагрівання викликається енергією тертя між двома поверхнями та внутрішнім тертям у деталях. Нагрівання тертям призводить до нагрівання полімерного матеріалу до температури плавлення. Теплотворна здатність залежить від частоти дії, амплітуди і тиску;
Збільшення швидкості плавлення на другому етапі призводить до збільшення зварювального зміщення і контакту між поверхнями двох деталей. На цьому етапі утворюється тонкий розплавлений шар, а товщина розплавленого шару збільшується за рахунок безперервного нагрівання. Тепло на цій стадії генерується в'язкою диссипацією;
На третьому етапі товщина шару розчину в зварному шві залишається незмінною і при постійному розподілі температури відбувається стійке плавлення;
На четвертому етапі, після того, як пройде встановлений час або буде досягнуто питомої енергії, рівня потужності або відстані, подача живлення припиняється, ультразвукова вібрація припиняється, і починається четвертий етап. Тиск підтримується, так що частина додаткового розплаву видавлюється з поверхні склеювання. Максимальне зміщення досягається при охолодженні і затвердінні зварного шва, при цьому відбувається міжмолекулярна дифузія.
Технологія ультразвукового зварювання широко використовується в різних областях, і ця технологія поступово дозріває в безперервній практиці. У процесі ультразвукового зварювання пластику вибір моделі обладнання, вибір припою та конструкція зварювального флюсу будуть впливати на якість зварювання. Тому перед придбанням обладнання для ультразвукового зварювання пластмас необхідно провести відповідний контроль для підвищення якості зварювання пластмас.
