Примена на принципот на ултразвучно сечење и заварување на ленти
Принцип на ултразвучно сечење и заварување
Ултразвучното сечење и заварување е подобласт на ултразвучните апликации во индустријата и се користи сè повеќе поради неговите еколошки, ефикасни и естетски пријатни карактеристики.
Принцип на ултразвучно сечење и заварување
Ултразвучното сечење и заварување на ткаенини користи високофреквентни механички вибрации од 20-40kHz, пренесувајќи енергија на контактната површина на ткаенините преку главата за заварување. 1. Конверзија на енергија: Ултразвучниот генератор ја претвора електричната енергија во високофреквентни механички вибрации, кои се засилуваат од амплитудниот трансформатор, а потоа се пренесуваат на главата за заварување. 2. Генерирање на топлина од триење: Главата за заварување притиска врз ткаенините, предизвикувајќи високофреквентно триење помеѓу влакната во ткаенините, веднаш генерирајќи локализирани високи температури од 500-1000℃. 3. Синхроно заварување и сечење: Високата температура ги топи влакната на ткаенините (како што се најлон и полиестер), додека притисокот на главата за заварување го збива стопениот дел, формирајќи цврст слој за заварување. Ако се користи со специфична глава за заварување со сечило, високата температура може истовремено да ја сече ткаенините, постигнувајќи интегрирано „сечење + заварување“. 4. Ладење и обликување: Откако ќе престанат вибрациите, притисокот се одржува 0,1-0,5 секунди, дозволувајќи заварената површина брзо да се олади и зацврсти, со што се завршува процесот на сечење и заварување. (Пневматските системи обезбедуваат амортизација, а исто така обезбедуваат ладење и обликување за време на процесот на сечење и заварување.)
Состав на ултразвучен систем за сечење и заварување
Најчесто користениот ултразвучен систем за заварување на пластика се состои од три главни компоненти: ултразвучен генератор (електрична кутија), ултразвучен трансдуцер (вибратор) и ултразвучен калап (глава на калап, глава за заварување, рог).
Ултразвучен генератор (електрична кутија) Ултразвучни преобразувачи (вибратори), ултразвучни калапи (глави за калапи, глави за заварување, рогови)
1. Ултразвучен генератор (електрична кутија): Ја претвора електричната енергија во стабилен високофреквентен и високонапонски излез.
2. Ултразвучен трансдуцер (осцилатор): Акустичен уред кој ја претвора енергијата, трансформирајќи ја електричната енергија во механичка енергија.
3. Засилувач: Амплитудата на механичките вибрации на трансдуцерот се менува преку однапред дизајниран сооднос на засилување.
4. Калапи (глави за заварување, рогови): Прилагодено на специфични димензии според потребите на апликациите за заварување и сечење, и дизајнирано со акустични карактеристики за да ги задоволи резонантните барања на ултразвучниот систем. Подолу, ќе користам неколку формули за да го објаснам феноменот на подесување на параметрите во апликациите.
Енергија = Амплитуда * Притисок * Време * Константа K = Моќност * Време
Горенаведените формули покажуваат дека при заварување и сечење, амплитудата на ултразвучниот бран (што може да се постави на генераторот), притисокот (притисок на воздух или вртежен момент на електричниот цилиндар, како и цврстината и тврдоста на структурата) и времето на емисија на бранот се позитивно корелирани со ефектот на заварување и сечење. Со други зборови, ако производот не е добро сечен, овие параметри можат позитивно да се прилагодат. Дали ова значи дека колку се повисоки овие параметри, толку подобро? Секако дека не!
П = K∗A∗f∗δ, каде што P претставува моќност на заварување, во W;
К е константа чијашто големина е поврзана со спроводливоста на звукот и дисипацијата на енергијата на материјалот. Ова значи дека обично велиме дека различните материјали бараат различно фино подесување на параметрите за да ги задоволат барањата.
А претставува површина на заварениот рез, мерена во квадратни метри (㎡). Ова е контактната површина на заварениот рез, па затоа должината и аголот на сечилото обично ја одредуваат оваа површина.
ф е ултразвучна фреквенција, што значи дека теоретски, повисоките фреквенции се полесни за заварување. Сепак, акустично, колку е поголема фреквенцијата, толку е потешко да се постигне голема амплитуда; единицата е Hz.
д претставува амплитуда, мерена во метри (m). Теоретски, поголема амплитуда резултира со подобро заварување и сечење. Сепак, животниот век на замор на металните материјали е поврзан со фреквенцијата, својствата на материјалот, напрегањето, времето, притисокот и тврдоста, и затоа е под влијание на други параметри.
Шест фактори кои влијаат на резултатите од ултразвучно сечење и заварување:
Притисок + Време + Механичка структура + Материјали на производот + Дебагирање
1. Ултразвучно заварување под притисок
Применувањето на соодветен притисок врз површината за заварување предизвикува материјалот за заварување да премине од еластичен во пластичен, ја поттикнува молекуларната интердифузија и го поместува преостанатиот воздух од заварот, со што се зголемуваат перформансите на запечатување на површината на заварувањето. Притисокот генерално не надминува 0,5 MPa.
2. Ултразвучно заварување/време на сечење (време на емисија на бранови)
Соодветно време на топење и доволно време на ладење се од суштинско значење. Со фиксна излезна топлина, недоволното време ќе резултира со нецелосно заварување, додека прекумерното време ќе предизвика деформација на заварениот дел, прелевање на згура, а понекогаш и жаришта (дисколорација) во незаварените области. Од клучно значење е да се осигура дека површината на заварот апсорбира доволно топлина за да достигне целосно стопена состојба за да се гарантира соодветна молекуларна дифузија и фузија. Истовремено, потребно е доволно време на ладење за заварот да постигне соодветна цврстина.
3. Ултразвучна амплитуда
4. Механичка структура
Прецизноста и стабилноста на производството на рамката директно влијаат на ефектот на заварување, особено кај некои прецизни производи, каде што механичката структура мора да одговара на прецизноста на производот.
5. Материјали на производот
Фактори како што се материјалот на заварените делови, нивната структура, дебелината и отпорноста на притисок, исто така, директно влијаат на ефектот на заварување.
6. Дебагирање на опрема
Како заклучок, за производот да постигне најдобри резултати од ултразвучно сечење и заварување, дебагирањето на опремата е исто така важна гаранција. Флексибилното усогласување и прилагодување на различни параметри и дебагирањето на лице место од страна на инженерите играат важна улога.