Mitkä ovat ultraäänihitsauskoneen pääkomponentit? Miten ultraäänihitsaaja tuottaa lämpöä?
Ultraäänihitsauskoneen pääkomponentit ovat generaattori, anturi, amplitudimodulaattori (jota kutsutaan joskus amplituditangoksi) ja hitsauspää. Generaattori muuntaa 50-60 Hz:n jännitteellä ja 120V/240 V:n jännitteellä 20–40 Khz:n virtalähteeksi ja 1300 V:n jännitteeksi. Tämä energia annetaan anturille, joka käyttää levynmuotoista pietsosähköistä keramiikkaa sähköenergian muuntamiseen mekaaniseksi värähtelyksi, eli kun korkeataajuuksinen virta kulkee pietsosähköisen keramiikan läpi, pietsosähköinen keramiikka tuottaa kannan siirtymän.
Muunnin lähettää värähtelyn amplitudimodulaattoriin. Amplitudimodulaattori vahvistaa ultraääniaallon amplitudia ja jatkaa sen välittämistä hitsauspäälle. Hitsauspää vahvistaa edelleen ultraääniaallon amplitudia ja tulee kosketuksiin komponentin kanssa.
Energia siirretään kootun kaksiosan hitsaustangon asentoon. Koska hitsauskylkiluut on suunniteltu terävillä pisteillä, energia keskittyy teräviin kohtiin ja kitka ja lämpö syntyvät paineen alla. Lämpöä syntyy kahdenlaista kitkaa, toinen on materiaalin ylä- ja alaosien välinen pintakitka ja toinen materiaalin sisäinen molekyylikitka. Kitkan synnyttämän lämmön vuoksi ylä- ja alaosat sulavat ja yttyvät yhteen hitsausasentoon.
Samalle materiaalille on kolme tekijää, jotka määrittävät lämmitystaajuuden: taajuus, amplitudi ja hitsauspaine. Olemassa oleville laitteille, kuten 15 Khz, 20 kHz, 30 Khz tai 40 Khz, taajuus on kiinteä. Siksi lämmitysta voidaan yleensä muuttaa hitsauspaineella. Yleensä mitä korkeampi paine, sitä nopeampi lämmitysnopeus. Lisäksi voit myös muuttaa amplitudia, kuten painetta, mitä suurempi amplitudi, sitä nopeampi lämmitysnopeus.
Liiallinen paine ja amplitudi vaikuttavat tietenkin kielteisesti myös hitsauksen laatuun, kuten materiaalin hajoamiseen, vuotoon, halkeamiin ja ylivuotoon. Siksi ultraäänihitsaus vaatii prosessiparametrien optimointiprosessin. Näiden parametrien määrittämisen jälkeen hitsausprosessi voi saavuttaa vakaan tuotoksen, ja nopeus on suuri ja hitsauslujuus on vahva. Tästä syystä ultraäänihitsausta käytetään laajalti massatuotannossa.
Hitsaukseen tarvittavan lämmön määrä riippuu materiaalin tyypistä, hitsaussuunnittelusta ja laitemäärittelyistä. Perinteinen lämmönhallintamenetelmä on ajan mittaan eli hitsaus tietyn ajan, kuten 0,2~1s (yleensä alle 1s). Tämän päivän ultraäänihitsauslaitteet voivat kuitenkin myös asettaa ja seurata hitsausmatkaa, tehoa ja energiaa. Asianmukaisesti koulutetuilla operaattoreilla parametreja voidaan säätää myös todellisen tilanteen ja eri materiaalien mukaan, jotta saadaan yhdenmukainen hitsausvaikutus. Tämä parantaa myös huomattavasti hitsauksen joustavuutta ja luotettavuutta.
