Как ултразвуковата машина за заваряване генерира топлина?
Технологията за ултразвуково заваряване е често срещана технология в областта на заваряването на пластмаси поради своите предимства на икономичност, надеждност и лесна автоматизирана интеграция. За разлика от традиционните източници на топлина, които генерират топлина в директен контакт с пластмаса, ултразвуковото заваряване генерира топлина чрез триене.
1. Амплитуда, честота и дължина на вълната
При ултразвуковото заваряване надлъжните вълни се предават под формата на високи честоти, което води до механични вибрации с ниска амплитуда. Електрическата енергия на заваръчната машина се преобразува в механична енергия за възвратно-постъпателно движение. За да разберем връзката между амплитудата, честотата и дължината на вълната и как те се отнасят към генерирането на топлина, трябва да разберем основните компоненти на ултразвукова машина за заваряване.
Основните компоненти на ултразвукова заваръчна машина са генератор на енергия, преобразувател, амплитуден модулатор (понякога наричан рупор) и заваръчна глава. Електрическият генератор преобразува 50-60Hz захранване с напрежение 120V/240V в захранване, работещо на 20-40Khz с напрежение 1300V. Тази енергия се подава към преобразувателя, който използва дискообразната пиезоелектрична керамика, за да преобразува електрическата енергия в механични вибрации, т.е. когато високочестотен ток преминава през пиезоелектричната керамика, пиезоелектричната керамика ще генерира изместване на напрежението.
Преобразувателят предава вибрациите към амплитудния модулатор. Амплитудният модулатор усилва амплитудата на ултразвуковата вълна и продължава да я предава към заваръчната глава. Клаксонът продължава да усилва амплитудата на ултразвуковите вълни и влиза в контакт с детайла.
В крайна сметка енергията се прехвърля към местата на заварените ребра на двете части на модула. Тъй като заваръчното ребро е проектирано с остър връх, енергията се концентрира в точката на върха, а топлината от триене се генерира под налягане. Тази топлина се генерира от два вида триене, единият е повърхностното триене между материалите на горната и долната част, а другият е междумолекулното триене в материала. Топлината, генерирана от триенето, е тази, която кара горната и долната част да се стопят и да се съединят на мястото на заваряване.
2. Разберете скоростта на нагряване
За същия материал три фактора определят скоростта на нагряване: честота, амплитуда и налягане при заваряване. За съществуващо оборудване, като 15Khz, 20Khz, 30Khz или 40Khz машини, честотата е фиксирана. Така че скоростта на нагряване обикновено може да се променя с налягането на заваряване. Обикновено, колкото по-високо е налягането, толкова по-бърза е скоростта на нагряване. Като алтернатива можете да променяте амплитудата, както при налягането, колкото по-голяма е амплитудата, толкова по-бърза е скоростта на нагряване.
Разбира се, прекомерното налягане и амплитуда също могат да повлияят неблагоприятно на качеството на заваръчния шев, като например да причинят разграждане на материала, течове, пукнатини и светкавици. Следователно ултразвуковото заваряване изисква процес на оптимизиране на параметрите на процеса. След определяне на параметрите процесът на заваряване може да постигне стабилен резултат с висока скорост и висока якост на заваряване. Ето защо ултразвуковото заваряване се използва широко в масовото производство.
3. Време, разстояние, мощност и енергия
Количеството топлина, необходимо за заваряване, зависи от вида на материала, дизайна на заваръчния шев и спецификациите на оборудването. Традиционният метод за контролиране на топлината е заваряване по времеви режим, т.е. заваряване за определено време, като 0.2-1s (обикновено по-малко от 1s). Въпреки това, с днешното ултразвуково заваръчно оборудване често е възможно да се задават и наблюдават разстоянието, мощността и енергията на заваряване. С подходящо обучени оператори могат да се правят корекции на параметрите според действителните условия и различни материали, което води до постоянни резултати при заваряване. Това също значително подобрява гъвкавостта и надеждността на заваряването.
