Aplicació del principi de tall i soldadura de corretges ultrasòniques

Principi de tall i soldadura per ultrasons

El tall i la soldadura per ultrasons són un subcamp de les aplicacions ultrasòniques a la indústria, i s'han utilitzat cada cop més a causa de les seves característiques respectuoses amb el medi ambient, eficients i estèticament agradables.

Principi de tall i soldadura per ultrasons

El tall i la soldadura de corretges ultrasòniques utilitza vibracions mecàniques d'alta freqüència de 20-40 kHz, transferint energia a la superfície de contacte de la corretja a través del capçal de soldadura. 1. Conversió d'energia: El generador d'ultrasons converteix l'energia elèctrica en vibracions mecàniques d'alta freqüència, que s'amplifica mitjançant el transformador d'amplitud i després es transmet al capçal de soldadura. 2. Generació de calor per fricció: El capçal de soldadura pressiona contra la corretja, provocant una fricció d'alta freqüència entre les fibres dins de la corretja, generant instantàniament temperatures elevades localitzades de 500-1000 ℃. 3. Soldadura i tall síncrons: L'alta temperatura fon les fibres de la corretja (com el niló i el polièster), mentre que la pressió del capçal de soldadura compacta la part fosa, formant una capa de soldadura resistent. Si s'utilitza amb un capçal de soldadura de tall específic, l'alta temperatura pot tallar simultàniament la corretja, aconseguint un "tall + soldadura" integrat. 4. Refredament i conformació: Després que la vibració s'aturi, la pressió es manté durant 0,1-0,5 segons, permetent que la zona soldada es refredi i se solidifiqui ràpidament, completant el procés de tall i soldadura. (Els sistemes pneumàtics proporcionen amortiment, i també garanteixen la refrigeració i la conformació durant el procés de tall i soldadura.)

Composició del sistema de tall i soldadura per ultrasons

El sistema de soldadura de plàstic per ultrasons que s'utilitza habitualment consta de tres components principals: un generador d'ultrasons (caixa elèctrica), un transductor ultrasònic (vibrador) i un motlle ultrasònic (capçal de motlle, capçal de soldadura, botzina).

Generador d'ultrasons (caixa elèctrica), transductors d'ultrasons (vibradors), motlles d'ultrasons (capçals de motlle, capçals de soldadura, botzines)

1. Generador d'ultrasons (caixa elèctrica): Converteix l'alimentació de la xarxa elèctrica en una sortida estable d'alta freqüència i alt voltatge.

2. Transductor ultrasònic (oscil·lador): Un dispositiu acústic que converteix l'energia, transformant l'energia elèctrica en energia mecànica.

3. Amplificador: L'amplitud de la vibració mecànica del transductor es modifica mitjançant una relació de guany predissenyada.

4. Motlles (capçals de soldadura, banyes): Personalitzat a dimensions específiques segons les necessitats de les aplicacions de soldadura i tall, i dissenyat amb característiques acústiques per complir els requisits de ressonància del sistema ultrasònic. A continuació, utilitzaré diverses fórmules per explicar el fenomen d'afinació de paràmetres en les aplicacions.

Energia = Amplitud * Pressió * Temps * Constant K = Potència * Temps

Les fórmules anteriors mostren que en la soldadura i el tall, l'amplitud de l'ona ultrasònica (que es pot ajustar al generador), la pressió (pressió d'aire o parell del cilindre elèctric, així com la rigidesa i la duresa estructurals) i el temps d'emissió de l'ona estan positivament correlacionats amb l'efecte de soldadura i tall. En altres paraules, si el producte no es talla bé, aquests paràmetres es poden ajustar positivament. Vol dir això que com més alts siguin aquests paràmetres, millor? Per descomptat que no!

P. = K∗A∗f∗δ, on P representa la potència de soldadura, en W;

K és una constant la magnitud de la qual està relacionada amb la conducció sonora i la dissipació d'energia del material. Això vol dir que normalment diem que diferents materials necessiten un ajust fi de paràmetres diferent per complir els requisits.

Un representa l'àrea del tall de soldadura, mesurada en metres quadrats (㎡). Aquesta és la superfície de contacte del tall de soldadura, de manera que la longitud i l'angle de la vora de tall solen determinar aquesta àrea.

f és la freqüència ultrasònica, cosa que significa que teòricament, les freqüències més altes són més fàcils de soldar. Tanmateix, acústicament, com més alta sigui la freqüència, més difícil serà aconseguir una amplitud gran; la unitat és Hz.

d representa l'amplitud, mesurada en metres (m). Teòricament, una amplitud més gran resulta en una millor soldadura i tall. Tanmateix, la vida útil a fatiga dels materials metàl·lics està relacionada amb la freqüència, les propietats del material, la tensió, el temps, la pressió i la duresa, i per tant es veu afectada per altres paràmetres.

Sis factors que afecten els resultats del tall i la soldadura per ultrasons:

Pressió + Temps + Estructura Mecànica + Materials del Producte + Depuració

1. Pressió de soldadura per ultrasons

L'aplicació de la pressió adequada a la superfície de soldadura fa que el material de soldadura passi d'elàstic a plàstic, promou la interdifusió molecular i desplaça l'aire residual de la soldadura, augmentant així el rendiment de segellat de la superfície de soldadura. La pressió generalment no supera els 0,5 MPa.

2. Temps de soldadura/tall per ultrasons (temps d'emissió d'ones)

Un temps de fusió adequat i un temps de refredament suficient són essencials. Amb una sortida de calor fixa, un temps insuficient provocarà una soldadura incompleta, mentre que un temps excessiu provocarà la deformació de la soldadura, el desbordament d'escòria i, de vegades, punts calents (decoloració) a les zones no soldades. És crucial assegurar-se que la superfície de la soldadura absorbeixi prou calor per assolir un estat completament fos per garantir una difusió i fusió molecular adequades. Simultàniament, cal un temps de refredament suficient perquè la soldadura aconsegueixi una resistència adequada.

3. Amplitud ultrasònica

4. Estructura mecànica

La precisió i l'estabilitat de la fabricació del marc afecten directament l'efecte de soldadura, especialment per a alguns productes de precisió, on l'estructura mecànica ha de coincidir amb la precisió del producte.

5. Materials del producte

Factors com el material de les peces soldades, la seva estructura, el gruix i la resistència a la pressió també afecten directament l'efecte de soldadura.

6. Depuració de l'equip

En conclusió, perquè un producte aconsegueixi els millors resultats de tall i soldadura per ultrasons, la depuració de l'equip també és una garantia important. L'ajustament i la coincidència flexibles de diversos paràmetres i la depuració in situ per part dels enginyers tenen un paper important.