Viisi tekijää, jotka vaikuttavat onnistuneeseen ultraäänihitsaukseen
1. Hitsauksen taajuudet
Tyypilliset hitsaustaajuudet vaihtelevat alueelta 40 kHz - 15 kHz. Sovelluksen eri parametrit määrittävät parhaan välineen ja taajuuden optimaalisen hitsin saavuttamiseksi osille.
Esimerkiksi pienille, herkille kokoonpanoille (painetut piirilevyt, mikroelektroniset komponentit jne.), Joilla on läheiset toleranssit, korkeampi taajuus (esimerkiksi 40 kHz) sopii paremmin, koska kohdistettu paine ja ultraääni-tärinät voidaan minimoida, samoin kuin mikä tahansa Luokan A pinnat.
Matala taajuus (esimerkiksi 15 kHz) sopii hyvin keskikokoisista tai suuriin osiin ja sallii myös monien pehmeämpien muovien hitsaamisen suuremmilla kaukaiset etäisyyksillä (enemmän tässä alla) kuin usein on mahdollista korkeamman taajuuden järjestelmillä.
20 kHz: n taajuus on yleisimmin käytetty ultraääni-taajuus muovien kokoonpanossa ja tarjoaa maksimaalisen joustavuuden, koska se sopii monenlaisiin sovelluksiin ja kestomuoviosiin.
2. Aineelliset näkökohdat
Edellä esitetyn ultraäänikokoonpanon perusperiaatteen mukaisesti kestomuovit voidaan koota ultraäänellä, koska ne sulavat tietyllä lämpötila-alueella; kun taas lämpökovettuvat materiaalit - jotka hajoavat kuumentuessaan - eivät sovellu ultraäänikokoonpanoon.
Minkä tahansa kestomuovin hitsattavuus riippuu sen jäykkyydestä tai kimmokerroksesta, tiheydestä, kitkakertoimesta, lämmönjohtavuudesta, ominaislämpöstä ja Tm: stä tai Tg: stä.
Jäykillä muoveilla on yleensä erinomaiset kaukokenttähitsausominaisuudet, koska ne välittävät helposti värähtelyenergiaa. Pehmeät muovit, joilla on alhainen joustokerroin, heikentävät ultraäänivärähtelyjä ja ovat siten vaikeampia hitsata.
Pinoamisessa, muotoilussa tai pistehitsauksessa on päinvastoin. Yleensä mitä pehmeämpi muovi on, sitä helpompaa on hitsata, muovata tai pistehitsata.
Myös hartsit luokitellaan yleensä amorfisiksi tai kiteisiksi. Ultraäänienergia siirtyy helposti amorfisten hartsien kautta, jotka siksi soveltuvat helposti ultraäänihitsaukseen. Kiteiset hartsit eivät sitä vastoin siirrä helposti ultraäänienergiaa. Tästä syystä kiteisiä hartseja hitsaamalla tulisi käyttää korkeampia amplitudi- ja energiatasoja ja kiinnittää erityistä huomiota liitoksen suunnitteluun.
Muuttujia, jotka voivat edelleen vaikuttaa hitsattavuuteen, ovat kosteuspitoisuus, homeenpoistoaineet, voiteluaineet, pehmittimet, täyteaineita vahvistavat aineet, pigmentit, palonestoaineet ja muut lisäaineet todellisen hartsiluokan lisäksi.
Samoin on tärkeää määrittää hitsattujen materiaalien yhteensopivuusaste. Tietyt materiaalit ovat jossain määrin yhteensopivia, mutta kaikki lajit ja koostumukset eivät ehkä ole yhteensopivia, ja jotkut eivät ole ollenkaan yhteensopivia.
3. Yhteinen suunnitteluvaikutus
Ehkä kriittisin osa ultraäänihitsausta on nivelisuunnittelu (kahden liitospinnan kokoonpano). On syytä harkita, kun hitsattavat osat ovat vielä suunnitteluvaiheessa ja sisällytetään sitten valettuihin osiin. Yhteisiä malleja on erilaisia, jokaisella on erityisiä ominaisuuksia ja etuja. Niiden valinta määräytyy sellaisten tekijöiden kuten muovityypin, osan geometrian, hitsausvaatimusten, koneistus- ja muovausominaisuuksien sekä kosmeettisen ulkonäön perusteella.
4. Työkalut ja kiinnikkeet
Sarvien ja kiinnittimien merkitystä on vaikea yliarvioida tehokkaan ultraäänihitsauksen saavuttamisessa.
Alalla oli aiemmin havaittu, että sarjan ja kiinnittimet tietylle sovellukselle oli toimitettava samalle valmistajalle riippumatta siitä, mitä hitsauspuristinta käytettiin. Nykyään insinöörit ymmärtävät, että he voivat sekoittaa ja sovittaa vapaasti: Työn parhaiten työkalun ei tarvitse olla sama nimi kuin lehdistössä, kunhan hitsaustaajuus vastaa.
Työkalujen valmistusmateriaalivaihtoehtoihin kuuluvat alumiini, titaani, karkaistu teräs ja ruostumaton teräs. Sellaiset tekijät kuin hitsattavan muovin tyyppi, liitoksen koko ja kokoonpano, hitsauslujuus ja / tai kestävyys määräävät työn parhaan materiaalin. Esimerkiksi karkaistu teräs voi olla hyvä valinta pitkäikäisyyden lisäämiseksi.
Hyvä kalusteiden suunnittelu on myös välttämätöntä. Valaisimella on kaksi päätarkoitusta: kohdistaa sarven alla olevat osat ja tukea suoraan hitsausalueen alla. Tämä tuki sisältää myös ultraäänienergian heijastamisen takaisin hitsaustasoon, minkä vuoksi kiinnikkeet valmistetaan usein metallista.
Lujuuden ja kestävyyden lisäämiseksi voidaan käyttää kovametallipintaista tai kromattua pinnoitusta. Epäsäännöllisen muotoisten osien muotoillut kiinnikkeet ja työkalut voidaan räätälöidä yhdessä oheislaitteiden kanssa vastakkaisten osien kiinnittämiseksi, pitämiseksi ja kohdistamiseksi. Myös segmentoituja ja säädettäviä kiinnittimiä voidaan rakentaa varman kiinnityksen valettujen muoviosien kanssa.
5. Hitsausparametrit
Itse hitsausprosessin aikana käytetyn järjestelmän tyypistä riippuen erilaiset hitsausparametrit vaikuttavat lopputulokseen. Näitä ovat amplitudi / paine, laukaisuvoima ja toleranssirajat riippuen siitä, tehdäänkö hitsaus ajan, energian vai etäisyyden mukaan.
Amplitudiasetuksella määritetään värähtelyamplitudi. Asennus- ja paineasetusten hienosäädöt voidaan usein tehdä painikkeella toimivassa säätimessä, kun taas suuret säädöt voidaan suorittaa lisäämällä tehostimia ja paineensäätimiä.
Laukaisuvoimapaineasetukset määrittelevät paineen, joka on saavutettava ultraäänen laukaisemiseksi. Tämän parametrin säätäminen asetuksilla, kuten viiveajastimilla, esiliipaisintavoilla ja voima- / paineasetuksilla, voi vaikuttaa siihen, kuinka kauan osat ovat kosketuksissa ennen kuin ultraääni on tosiasiallisesti päällä.
Aika-asetukset, kuten hitsausaika (sen ajan kesto, jonka aikana ultraäänivärähtelyt tosiasiallisesti kohdistuvat osiin) ja pitoaika (jonka ajan paine pidetään yllä osien asianmukaisen kiinnittymisen varmistamiseksi todellisen hitsausajan jälkeen ja ultraäänellä pois, jotta hitsaus voi jäähtyä), vaikuttaa edelleen siihen, milloin ja kuinka kauan ultraäänen tulisi pysyä päällä.
Samoin jotkut järjestelmät sallivat käyttäjän määrittää energia-asetukset - esimerkiksi rajoituksilla ja kalibrointipulssilla -, kun taas jotkut järjestelmät sallivat myös etäisyysasetukset - kuten inkrementaalisen, esiliipaisimen, absoluuttisen ja rajat.
Kuten voidaan nähdä, paljon liikkuvia osia, jos haluat, tulevat peliin ultraäänihitsauksen aikana. Näiden parametrien manipulointi voi tarkoittaa eroa onnistuneen hitsin ja tehottoman hitsin tai halkeillun sarven välillä.
