Примена принципа ултразвучног сечења и заваривања трака

Принцип ултразвучног сечења и заваривања

Ултразвучно сечење и заваривање је подобласт ултразвучних примена у индустрији и све се шире користи због својих еколошки прихватљивих, ефикасних и естетски пријатних карактеристика.

Принцип ултразвучног сечења и заваривања

Ултразвучно сечење и заваривање трака користи високофреквентне механичке вибрације од 20-40kHz, преносећи енергију на контактну површину траке кроз главу за заваривање. 1. Конверзија енергије: Ултразвучни генератор претвара електричну енергију у високофреквентне механичке вибрације, које се појачавају трансформатором амплитуде, а затим преносе на главу за заваривање. 2. Стварање топлоте трењем: Глава за заваривање притиска траку, узрокујући високофреквентно трење између влакана унутар траке, тренутно генеришући локализоване високе температуре од 500-1000℃. 3. Синхроно заваривање и сечење: Висока температура топи влакна траке (као што су најлон и полиестер), док притисак главе за заваривање сабија растопљени део, формирајући чврст слој завара. Ако се користи са специфичном главом за заваривање са сечивом, висока температура може истовремено да сече траку, постижући интегрисано „сечење + заваривање“. 4. Хлађење и обликовање: Након престанка вибрација, притисак се одржава 0,1-0,5 секунди, омогућавајући завареном подручју да се брзо охлади и стврдне, завршавајући процес сечења и заваривања. (Пнеуматски системи обезбеђују амортизацију, а такође обезбеђују хлађење и обликовање током процеса сечења и заваривања.)

Састав ултразвучног система за сечење и заваривање

Уобичајено коришћени ултразвучни систем за заваривање пластике састоји се од три главне компоненте: ултразвучног генератора (електричне кутије), ултразвучни претварач (вибратор) и ултразвучни калуп (глава калупа, глава за заваривање, труба).

Ултразвучни генератор (електрична кутија) Ултразвучни претварачи (вибратори), ултразвучни калупи (главе калупа, главе за заваривање, трубе)

1. Ултразвучни генератор (електрична кутија): Претвара мрежну струју у стабилан високофреквентни, високонапонски излаз.

2. Ултразвучни претварач (осцилатор): Акустични уређај који претвара енергију, трансформишући електричну енергију у механичку енергију.

3. Појачало: Амплитуда механичких вибрација претварача се мења кроз унапред пројектовани однос појачања.

4. Калупи (главе за заваривање, рогови): Прилагођено специфичним димензијама према потребама заваривања и сечења, и дизајнирано са акустичним карактеристикама како би се задовољили захтеви резонанције ултразвучног система. У наставку ћу користити неколико формула да објасним феномен подешавања параметара у применама.

Енергија = Амплитуда * Притисак * Време * Константа K = Снага * Време

Горе наведене формуле показују да су код заваривања и сечења амплитуда ултразвучног таласа (која се може подесити на генератору), притисак (притисак ваздуха или обртни момент електричног цилиндра, као и структурна крутост и тврдоћа) и време емисије таласа позитивно корелирани са ефектом заваривања и сечења. Другим речима, ако производ није добро исечен, ови параметри се могу позитивно подесити. Да ли то значи да што су ови параметри виши, то боље? Наравно да не!

П = K∗A∗f∗δ, где P представља снагу заваривања, у W;

К је константа чија је величина повезана са проводљивошћу звука и дисипацијом енергије материјала. То значи да обично кажемо да различити материјали захтевају различито фино подешавање параметара да би испунили захтеве.

А представља површину завареног реза, мерену у квадратним метрима (㎡). Ово је контактна површина завареног реза, тако да дужина и угао сечива обично одређују ову површину.

ф је ултразвучна фреквенција, што значи да је теоретски лакше заваривати више фреквенције. Међутим, акустично, што је фреквенција виша, то је теже постићи велику амплитуду; јединица је Hz.

д представља амплитуду, мерену у метрима (m). Теоретски, већа амплитуда резултира бољим заваривањем и резањем. Међутим, век трајања металних материјала на замор је повезан са фреквенцијом, својствима материјала, напоном, временом, притиском и тврдоћом, и стога је под утицајем других параметара.

Шест фактора који утичу на резултате ултразвучног сечења и заваривања:

Притисак + Време + Механичка структура + Материјали производа + Отклањање грешака

1. Ултразвучни притисак заваривања

Примена одговарајућег притиска на површину заваривања доводи до преласка материјала за заваривање из еластичног у пластично стање, подстиче молекуларну интердифузију и истискује преостали ваздух из завара, чиме се повећавају перформансе заптивања површине завара. Притисак генерално не прелази 0,5 MPa.

2. Време ултразвучног заваривања/сечења (време емисије таласа)

Одговарајуће време топљења и довољно време хлађења су неопходни. Са фиксним топлотним излазом, недовољно време ће резултирати непотпуним заваривањем, док ће прекомерно време изазвати деформацију завара, преливање згуре, а понекад и вруће тачке (промену боје) у незавареним подручјима. Кључно је осигурати да површина завара апсорбује довољно топлоте да достигне потпуно растопљено стање како би се гарантовала адекватна молекуларна дифузија и фузија. Истовремено, довољно време хлађења је неопходно да би завар постигао одговарајућу чврстоћу.

3. Ултразвучна амплитуда

4. Механичка структура

Прецизност и стабилност производње рама директно утичу на ефекат заваривања, посебно код неких прецизних производа, где механичка структура мора да одговара прецизности производа.

5. Материјали производа

Фактори као што су материјал заварених делова, њихова структура, дебљина и отпорност на притисак такође директно утичу на ефекат заваривања.

6. Отклањање грешака у опреми

Закључно, да би производ постигао најбоље резултате ултразвучног сечења и заваривања, отклањање грешака на опреми је такође важна гаранција. Флексибилно подешавање и подешавање различитих параметара и отклањање грешака на лицу места од стране инжењера играју важну улогу.