جوش التراسونیک ، چگونگی حل مشکلات جوشکاری اولتراسونیک

التراسونیک

0

جوش التراسونیک یک تکنیک صنعتی است که به موجب آن ارتعاشات صوتی فراصوت با فرکانس بالا بصورت محلی برای قطعات ایجاد شده در زیر فشار ایجاد می شود تا یک جوش حالت جامد ایجاد شود . این ماده معمولاً برای پلاستیک و فلزات و به ویژه برای پیوستن به مواد غیر متفاوت استفاده می شود . در جوشکاری مافوق صوت ، هیچ پیچ و مهره ای برای اتصال ، مواد ناخن ، مواد لحیم کاری یا چسب های لازم برای اتصال مواد به یکدیگر وجود ندارد.

در هنگام استفاده از فلزات ، مشخصه قابل توجه این روش این است که درجه حرارت کاملاً در زیر نقطه ذوب مواد درگیر باقی می ماند و از این رو از خواص ناخواسته ای که ممکن است در اثر قرار گرفتن در معرض دمای زیاد مواد بوجود آید جلوگیری می کند.

جوش التراسونیک

جوشکاری اولتراسونیک یکی از محبوب ترین تکنیک های جوشکاری است که در صنعت جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد. این محصول سریع ، اقتصادی ، به راحتی خودکار و مناسب برای تولید انبوه است و نرخ تولید تا ۶۰ قسمت در دقیقه امکان پذیر است.

جوش اولتراسونیک با استفاده از انرژی فراصوت در فرکانس های بالا (۲۰-۲۰ کیلوهرتز) برای تولید دامنه های کم (۱-۲۵ میکرومتر) لرزش های مکانیکی را ایجاد می کند . لرزش ها در رابط مشترک قطعات جوش داده شده باعث ایجاد گرما می شوند و در نتیجه ذوب مواد ترموپلاستیک ایجاد می شود.

و تشکیل جوش بعد از خنک شدن. جوش التراسونیک سریعترین روش جوشکاری شناخته شده است که زمان جوش معمولاً بین ۰٫۱ تا ۱٫۰ ثانیه است. علاوه بر جوشکاری ، انرژی مافوق صوت معمولاً برای فرآیندی از قبیل قرار دادن قطعات فلزی در پلاستیک یا اصلاح قطعات ترموپلاستیک برای چسباندن مکانیکی قطعات ساخته شده از مواد متفاوت استفاده می شود.

جوش التراسونیک تقریباً در کلیه صنایع اصلی مانند خودرو ، الکترونیکیولوازم مورد استفاده قرار می گیرد، پزشکی ، بسته بندی و غیره محدودیت جوشکاری مافوق صوت این است که با تکنولوژی فعلی ، اتصالات بزرگ را نمی توان در یک عمل جوش داد.

علاوه بر این ، به طور خاص جزئیات مشترک طراحی شده مورد نیاز است. لرزش های اولتراسونیک همچنین می تواند به اجزای الکتریکی آسیب برساند ، اگرچه استفاده از تجهیزات فرکانس بالاتر می تواند این آسیب را کاهش دهد. همچنین بسته به قسمت هایی که جوش داده می شود ، هزینه ابزارآلات برای وسایل جانبی می تواند زیاد باشد.

جوش التراسونیک پلاستیک ها و کامپوزیت های پلیمری

جوش التراسونیک یکی از روشهای رایج برای پیوستن به پلاستیک ها است و در حال تبدیل شدن به روشی مهم برای جوشکاری کامپوزیت پلیمری است . نظریه جوشکاری مافوق صوت شامل گرمایش ویسکوالاستیک و تفاوت بین جوشکاری مافوق صوت در نزدیکی و میدان دور بیان شده است. سپس شرح فرآیند غوطه و جوش مداوم مافوق صوت را نشان می دهد.  تجهیزات جوشکاری مافوق صوت از جمله منبع تغذیه و کنترلر ، پشته ، محرک و فیکسچر و …

تاریخچه

برای پیوستن به قطعات ترموپلاستیک قالب پیچیده تزریقی ، تجهیزات جوشکاری مافوق صوت را می توان به راحتی تنظیم کرد تا مشخصات دقیق قطعات جوش داده شده را متناسب داشته باشد. قطعات بین یک لانه به شکل ثابت ( سیل ) و یک Sonotrode (شاخ) که به یک مبدل متصل است ، و یک کیلو هرتز ۲۰ پوند ساندویچ می شوند .

ارتعاش آکوستیک با دامنه کم منتشر می شود. (توجه: فرکانسهای رایج مورد استفاده در جوشکاری اولتراسونیک گرمانرمها ۱۵ کیلوهرتز ، ۲۰ کیلوهرتز ، ۳۰ کیلوهرتز ، ۳۵ کیلوهرتز ، ۴۰ کیلوهرتز و ۷۰ کیلوهرتز) است.

هنگام جوشکاری پلاستیک ها ، رابط کاربری دو قسمت به طور خاص برای تمرکز فرایند ذوب طراحی شده است. یکی از مواد معمولاً دارای یک مدیر انرژی پرتقاطع یا گرد است که با قسمت دوم پلاستیک تماس می گیرد.

انرژی فراصوت تماس نقطه ای بین قسمت ها را ذوب می کند و یک مفصل ایجاد می کند. این فرایند یک جایگزین خودکار مناسب برای چسب ، پیچ یا ضربه محکم و ناگهانی استطرح ها. به طور معمول با قطعات کوچک (به عنوان مثال تلفن های همراه ، الکترونیک مصرفی ، ابزار پزشکی یکبار مصرف ، اسباب بازی ها و غیره)

مورد استفاده قرار می گیرد اما می توان از قطعات آن به اندازه خوشه ابزار کوچک اتومبیل استفاده کرد. سونوگرافی نیز می تواند برای جوشکاری فلزات استفاده شود ، اما به طور معمول به جوش های کوچک فلزات نازک و قابل انعطاف محدود است ، به عنوان مثال آلومینیوم ، مس ، نیکل. از اولتراسونیک در جوشکاری شاسی خودرو یا در جوشکاری قطعات دوچرخه در کنار هم ، به دلیل قدرت لازم استفاده نمی شود.

چگونه می توان مشکلات جوش اولتراسونیک مشترک را حل کرد

جوشکاری اولتراسونیک یک فرایند گسترده و شناخته شده و پذیرفته شده برای پیوستن به مواد ترموپلاستیک است. این مزایای بسیاری از جمله قابلیت اطمینان فرآیند و تکرارپذیری ، مصرف انرژی کمتری نسبت به سایر تکنیک های اتصال ، صرفه جویی در مواد (به دلیل عدم نیاز به مواد مصرفی مانند چسب یا اتصال دهنده های مکانیکی) و صرفه جویی در نیروی کار را دارد.

اما مانند هر فرآیند ، موقعیت هایی وجود دارد که مشکلات ظاهری با این روش ممکن است روند تولید را مختل کند. کلید حل و جلوگیری از این مشکلات ، درک منشأ احتمالی آنها است. پردازنده هایی که در استفاده از جوش التراسونیک موفق هستند ، به طور معمول دو ویژگی اصلی مشترک دارند: آنها یک فرآیند جوشکاری شده و مستند شده دارند. و اگر این یک یا هر دو عامل مهم در این زمینه حضور نداشته باشند ، این فرآیند توسط یک “قهرمان” دارای تجربه و پشتیبانی ، پشتیبانی و نگهداری می شود. حتی با هر دو حال حاضر ، ممکن است که حداقل یک بار در یک زمان به کمک یا مساعدت فنی نیاز داشته باشید.

چگونه کار می کند

قبل از بررسی علل شایع در مشکلات جوشکاری مافوق صوت ، بیایید لحظه ای فهمید که خود چرخه جوش را درک کنیم. در جوشکاری اولتراسونیک ، ارتعاشات با فرکانس بالا ، سطوح دو قسمت را با استفاده از یک ابزار ارتعاشی ، که معمولاً “شاخ” یا “سونودود” نامیده می شوند ، اعمال می شود. لرزش های مافوق صوت توسط یک سری از مؤلفه ها – منبع تغذیه ، مبدل ، تقویت کننده و شاخ – ایجاد می شود که لرزش مکانیکی را به قطعات منتقل می کند.

منبع تغذیه یک ولتاژ خط برق الکتریکی استاندارد می گیرد و آن را به یک فرکانس کاری تبدیل می کند. در مثال زیر ، ما از فرکانس جوشکاری اولتراسونیک ۲۰ کیلوهرتز استفاده می کنیم ، اگرچه جوشکاری برای رفع نیازهای تخصصی می تواند در بازه ۱۵ تا ۶۰ کیلوهرتز انجام شود. در حال کار ، منبع تغذیه انرژی الکتریکی را در فرکانس مشخص از طریق کابل RF به مبدل می فرستد. مبدل از سرامیک پیزوالکتریک برای تبدیل انرژی الکتریکی به ارتعاشات مکانیکی در فرکانس عامل منبع تغذیه استفاده می کند. این لرزش مکانیکی بر اساس پیکربندی تقویت کننده و شاخ افزایش یافته یا کاهش می یابد. دامنه ارتعاش مکانیکی مناسب توسط یک مهندس برنامه تعیین می شود و بر اساس مواد ترموپلاستیک مورد استفاده در قطعات است.

قطعات قابل جوشکاری تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند ، به طور کلی با یک محرک پنوماتیک که تقویت کننده و شاخ را در خود نگه می دارد. تحت این بار ، ارتعاشات مکانیکی به رابط بین سطوح مواد منتقل می شوند که لرزش ها را برای ایجاد اصطکاک بین مولکولی و سطح متمرکز می کند. این اصطکاک گرما و ذوب بعدی ایجاد می کند ، که در یک اتصال جوش داده شده جامد می شود.

اجزای اصلی سیستم اولتراسونیک

اجزای اصلی سیستم اولتراسونیک منبع تغذیه ، محرک و پشته است. منبع تغذیه ولتاژ خط را با نام ۱۲۰-۲۴۰V اسمی می گیرد و آن را به یک سیگنال با ولتاژ بالا و فرکانس بالا تبدیل می کند. همچنین حاوی برنامه نویسی لازم برای بهره برداری از محرک و پشته به صورت کنترل شده برای دستیابی به نتیجه جوش مطلوب است. محرک ، چه به صورت پنوماتیک و چه از طریق سرویس برقی ، و به عنوان یک واحد بنچ مستقل یا در یک سیستم خودکار یکپارچه در دسترس است ، ابزار اولتراسونیک را به سمت قسمت هایی که باید به آنها بپیوندند ، حرکت می دهد. برای کمک به ایجاد شرایط جوش ، نیروی مورد نیاز را بر روی مواد اعمال می کند.

پشته اولتراسونیک سیستم را کامل می کند. انرژی لرزشی را از طریق تماس مستقیم با قطعات به سطح آب بندی / اتصال منتقل می کند. پشته به طور معمول از سه ماده تشکیل شده است: مبدل یا مبدل (در بالا توضیح داده شده) ، که شامل بلورهای سرامیکی پیزوالکتریک است که در فرکانس سیگنال منبع تغذیه کاربردی نوسان می کنند. از آنجا که این بلورها در حال نوسان هستند ، آنها از نظر جسمی گسترش می یابند و منقبض می شوند ، و حرکت مکانیکی قابل اندازه گیری (که به آن دامنه اوج به اوج گفته می شود) در سمت خروجی مبدل ایجاد می شود.

 تقویت کننده

تقویت کننده ، با یک حلقه وصل شده در بخش میانی خود ، دو عملکرد را انجام می دهد: به عنوان یک نقطه نصب پشته در محرک عمل می کند ، و همچنین در تقویت یا کاهش حرکت خروجی ایجاد شده در مبدل عمل می کند.

مؤلفه پشته شاخ (سونوترود)

خرین مؤلفه پشته شاخ (سونوترود) است که با قسمت هایی که به آنها وصل می شود تماس خواهد گرفت. شاخ به گونه ای طراحی شده است که مشخصات قطعات سفت و سخت را به آن ملحق شود یا می تواند یک پروفایل آب بندی را در یک برنامه فیلم / پارچه به چهره مخاطب خود اضافه کند. برای هر کاربرد ، شاخ به گونه ای طراحی شده است که با سایر اجزای پشته ترکیب شود تا به حد مطلوب خروجی دامنه برسد تا امکان جوشکاری مافوق صوت تا حد امکان فراهم شود.

تنظیمات تایپیک

مسائل معمولاً در یکی از چهار زمینه رخ می دهد:

۱٫ تجهیزات : تجهیزات جوشکاری مافوق صوت یا اجزای مختلف جوشکاری برای کاربرد مناسب نیستند.
۲- پارامترهای فرآیند : پارامترهای مورد استفاده برای قسمتهایی که به هم وصل می شوند مناسب نیستند.
۳٫ مواد : در نوع ، ترکیب یا خصوصیات بدنی / مکانیکی مواد مورد استفاده در قطعات تغییراتی ایجاد می شود.
۴- طراحی قسمت قطعات : جزئیات خاصی از هندسه قسمت برای جوشکاری قابل تکرار یا موفقیت آمیز مناسب نیست.

همچنین لازم به ذکر است که گاهی اوقات مشکلی که در یک منطقه شناسایی شده است ممکن است ضعف یا کمبودی را در منطقه دیگری نشان دهد.

یک مقاله جوش التراسونیک جمع آوری شده از سراسر وب

بیایید با تجهیزات شروع کنیم. آسان و معمولاً منطقی است که فکر کنید تجهیزات و رویکردهایی که در یک برنامه کاربردی جوشکاری موفق ایجاد می کنند ، در برنامه دیگر این کار را انجام می دهند. اما این به طور جهانی صحیح نیست. در سراسر جهان ، جوشکارهای اولتراسونیک ۲۰ کیلوهرتز بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل تطبیق پذیری ، این جوشکارها می توانند خروجی پرقدرت (حداکثر ۶۰۰۰ وات) و دامنه بالا را تحویل دهند و می توانند طیف گسترده ای از اندازه ابزارهای موجود را در خود جای دهند. برای یک سازنده قرارداد که قطعات جوشکاری مافوق صوت را تولید می کند ، تجهیزات ۲۰ کیلو هرتز می تواند یک سرمایه گذاری عالی باشد زیرا وعده استفاده بعدی را در بسیاری از برنامه ها ارائه می دهد.

با این حال ، مواردی وجود دارد – به ویژه با قطعات کوچک و ظریف – که تجهیزات پر قدرت و دامنه بالا تجهیزات ۲۰ کیلوهرتز ممکن است برای برخی از مجامع بسیار “تهاجمی” به نظر برسد ، که به طور بالقوه ممکن است منجر به آسیب شود. یک راه حل ممکن برای کاهش دامنه ورودی است ، اما اگر دامنه اعمال شده در زیر سطح توصیه شده برای جوشکاری پلیمر باشد ، این کار نخواهد کرد.

 

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.