Zgrzewanie ultradźwiękowe tworzyw termoplastycznych

Spawanie ultradźwiękowe

Najpopularniejszą metodą zgrzewania części termoplastycznych jest zgrzewanie ultradźwiękowe. W tej metodzie energia drgań o niskiej amplitudzie i wysokiej częstotliwości (ultradźwiękowych) jest wykorzystywana do powodowania tarcia powierzchniowego i cząsteczkowego w celu wygenerowania ciepła wymaganego do zgrzania plastikowych części podkładki przegubowej. (Sinusoidalne drgania ultradźwiękowe) Zgrzewanie ultradźwiękowe występuje w zakresie częstotliwości {{0}}khz, z ogólnym zakresem amplitudy 15-60um. Częstotliwości audio tak niskie, jak 15 kHz (wyższa amplituda) są czasami używane w przypadku większych elementów lub bardziej miękkich materiałów. Proces spawania zwykle trwa w ciągu 0,5 s. Ilość procesu zgrzewania obejmuje czas zgrzewania, pozycję głowicy zgrzewającej i ciśnienie zgrzewania. Sprzęt do zgrzewania ultradźwiękowego jest zwykle używany do zgrzewania małych części termoplastycznych, a duże części mogą być zgrzewane wielopunktowo.

Metody zgrzewania ultradźwiękowego można kontrolować zgodnie z czasem zgrzewania, pozycją zgrzewu (odległość zapadania) lub energią zgrzewania. Dostępne są również dodatkowe elementy sterujące ciśnieniem spawania i czasem chłodzenia. Sprzęt do zgrzewania ultradźwiękowego na ogół działa z częstotliwością 20 kHz lub 40 kHz. Częściej używane są urządzenia 20kHz.

Konstrukcja złącza: Pierwszy typ, najczęściej spotykany rodzaj złącza, wykorzystuje wibracje ultradźwiękowe w kierunku pionowym połączonej powierzchni. Dokowanie i koniugacja Z należą do tej kategorii i dotyczą większości polimerów. Drugi rodzaj ultradźwiękowego złącza spawanego obejmuje drgania równoległe do powierzchni złącza, tworzące stan ścinania. Do drugiej kategorii należą różne rodzaje przycinania i zagnieżdżania.

Styki kontrolera energii najlepiej stosować z materiałami amorficznymi, a większe złącza kontrolera energii można stosować w niektórych nieuszczelnionych materiałach półkrystalicznych. Poniższy model został zmodyfikowany przy użyciu szorstkiej lub teksturowanej powierzchni. Poprawi to jakość, wytrzymałość i łatwość spawania. Dostępnych jest również wiele innych teksturowanych kształtów spoin. Problem przelewania można zredukować poprzez wprowadzenie przelewowego zbiornika na zanieczyszczenia do konstrukcji przyłącza. Ze względów bezpieczeństwa zbiornik przelewowy jest na ogół zaprojektowany z co najmniej 10 procentową nadwyżką pojemności.

Złącza zaciskowe: Aby zminimalizować możliwość powstawania przepełnienia, złącza zaciskowe są zaprojektowane tak, aby blokować lub utrzymywać stopiony materiał w strefie topienia. Złącza zaciskowe są przydatne w przypadku półkrystalicznych materiałów z tworzyw sztucznych, takich jak nylon. Ze względu na bardziej złożoną strukturę zamknięcia, tolerancja dopasowania części wymaganych do ciasnego zamknięcia jest stosunkowo rygorystyczna. Większe konstrukcje złączy wymagają również dodatkowej amplitudy i energii spawania w porównaniu z trójkątnym spawaniem typu clamshell z kierowaniem energią.

Poziomowanie elementów, proste dokowanie nie ma rozwiązania w zakresie poziomowania lub wyrównywania elementów. Poziomowanie elementów jest lepiej wykonywane za pomocą wytłoczonego trzpienia lub śruby z podwójnym łbem. Złącze Z może być automatycznie wypoziomowane, a wytrzymałość na rozciąganie w trakcie użytkowania i zwiększone obciążenie ścinające. I może wyeliminować przelew zewnętrzny.

Połączenie ucha zapewnia wytrzymałość na rozciąganie i ścinanie. Złącze jest samonastawne, a grubość ścianki obszaru złącza musi być stosunkowo duża, aby pomieścić konstrukcję złącza z rowkowanym piórem. Ponadto wymagania dotyczące tolerancji przedmiotu obrabianego są stosunkowo surowe. Usztywniacze dystansowe poprawiają wyrównanie połączeń.

Przy łączeniu blatu generalnie zaleca się stosowanie połączenia ścinanego. Połączenia ścinane są stosowane do części pierścieniowych i prostokątnych, które wymagają wysokiej wytrzymałości i jakości. Złącze ścinane numer jeden ma część ścianki elementu zakładkowego, która wytwarza tolerancje i lokalne ścinanie, gdy złącza są spawane i kolejno wstawiane jeden w drugi. Aby ułatwić wypoziomowanie przedmiotu obrabianego, złącze zawiera sekcję regulacyjną. Aby skoncentrować energię topnienia, kąt wierzchołka przeszkody po jednej stronie jest obniżony na początkowej powierzchni styku. Ponieważ temperatura topionego materiału pozostaje taka sama na całej powierzchni styku, obrabiany przedmiot jest spawany tak, że obie powierzchnie topią się równomiernie. Dla głębokości 1.0-2.0mm należy stosować wartości tolerancji w zakresie 0.13-0.5mm. Aby zapobiec wypaczeniu zewnętrznej ściany bocznej z powodu tolerancji podczas spawania, pionowe części powinny być jak najpłytsze, ale rowkowane połączenia na pióro zmodyfikowane częściami ścinanymi z jednej strony mogą być stosowane z głębszymi rozciągliwymi częściami, aby zapewnić połączenia w środkowej części ściany, które minimalizują wypaczenie ściany bocznej ze względu na tolerancje.

Łącznik rampy ma Kąt 30 stopnia -60 stopnia i należy go montować z dokładnością do ±1 stopnia . Spoina i dziobek są produkowane z dodatkową tolerancją 0,310-00,25 mm grubości materiału strefy stopionej. Gdy przelewy są niedopuszczalne pod względem funkcjonalnym lub estetycznym, stosuje się kolektory.

W przypadku spoin z zatopionymi uszczelkami, niezawodne uszczelnienie można również uzyskać za pomocą zatopionych uszczelek elastycznych lub uszczelek ciągliwych. Forma złącza, jak pokazano na rysunku 7, jest wyposażona w elastyczny pierścień, aby poprawić bezpieczeństwo uszczelnienia osiągnięte przez lutowanie ultradźwiękowe lub tam, gdzie ciągłe spawanie obwodowe nie jest możliwe.