1.Сваркачастоты:
Типичный диапазон частот сварки составляет от 40 кГц до 15 кГц. Различные параметры применения определяют оптимальное оборудование и частоту для достижения оптимального сварного шва деталей.
Например, для небольших, деликатных сборок (печатные платы, микроэлектронные компоненты и т. Д.) С жесткими допусками более высокая частота (например, 40 кГц) лучше подходит, поскольку прикладываемое давление и ультразвуковые колебания могут быть минимизированы вместе с любой маркировкой Поверхности класса А.
Низкая частота (например, 15 кГц) хорошо подходит для деталей среднего и большого размера, а также позволяет сваривать многие более мягкие пластмассы с большими расстояниями в дальней зоне (подробнее об этом ниже), чем это часто возможно с более высокочастотными системами.
Частота 20 кГц является наиболее часто используемой ультразвуковой частотой для сборки пластмасс и предлагает максимальную гибкость, поскольку она подходит для широкого спектра применений и термопластичных компонентов.
2. Соображения по материалам:
В соответствии с основным принципом ультразвуковой сборки, изложенным выше, термопласты можно собирать с помощью ультразвука, поскольку они плавятся в определенном температурном диапазоне; тогда как термореактивные материалы, которые разлагаются при нагревании, не подходят для ультразвуковой сборки.
Свариваемость любого термопласта зависит от его жесткости или модуля упругости, плотности, коэффициента трения, теплопроводности, удельной теплоемкости и Tm или Tg.
В целом жесткие пластмассы демонстрируют отличные сварочные свойства в дальней зоне, поскольку они легко передают энергию колебаний. Мягкие пластмассы с низким модулем упругости ослабляют ультразвуковые колебания, поэтому их труднее сваривать.
При стыковке, формовке или точечной сварке все наоборот. Как правило, чем мягче пластик, тем легче его наклеивать, формировать или сваривать точечной сваркой.
Также, как правило, смолы делятся на аморфные и кристаллические. Ультразвуковая энергия легко передается через аморфные смолы, которые поэтому легко поддаются ультразвуковой сварке. С другой стороны, кристаллические смолы с трудом передают ультразвуковую энергию. По этой причине при сварке кристаллических смол следует использовать более высокие уровни амплитуды и энергии, и особое внимание следует уделить конструкции соединения.
Переменные, которые могут дополнительно влиять на свариваемость, включают содержание влаги, смазочные материалы, пластификаторы, армирующие наполнители, пигменты, антипирены и другие добавки, а также фактическую марку смолы.
Точно так же важно определить степень совместимости свариваемых материалов. Некоторые материалы обладают некоторой степенью совместимости, но не все марки и составы могут быть совместимы, а некоторые вообще несовместимы.
3. Совместное проектное воздействие:
Возможно, наиболее важным аспектом ультразвуковой сварки является конструкция соединения (конфигурация двух сопрягаемых поверхностей). Это следует учитывать, когда свариваемые детали еще находятся на стадии проектирования, а затем включаются в формованные детали. Существует множество конструкций шарниров, каждая из которых имеет свои особенности и преимущества. Их выбор определяется такими факторами, как тип пластика, геометрия детали, требования к сварке, возможности обработки и формования, а также внешний вид.
4. Оснастка и приспособления:
Когда дело доходит до получения эффективного ультразвукового шва, трудно переоценить важность рожков и приспособлений.
Раньше в отрасли считалось, что звуковые сигналы и приспособления для конкретного применения должны предоставляться одним и тем же производителем любого используемого сварочного пресса. Сегодня инженеры понимают, что они могут свободно сочетать и сочетать: лучший инструмент для работы не обязательно должен носить то же имя, что и на прессе, если частота сварки совпадает.
Варианты материалов для изготовления оснастки включают алюминий, титан, закаленную сталь и нержавеющую сталь. Такие факторы, как тип свариваемого пластика, размер и конфигурация шва, прочность и / или долговечность сварного шва, определяют лучший материал для работы. Например, для увеличения срока службы закаленная сталь может быть хорошим выбором.
Хорошая конструкция приспособлений также является обязательной. У приспособления есть две основные цели: выравнивание деталей под рогом и поддержка непосредственно под зоной сварки. Эта опора также включает отражение ультразвуковой энергии обратно в плоскость сварного шва, поэтому приспособления часто изготавливаются из металла.
Для дополнительной прочности и долговечности можно нанести твердосплавное покрытие или хромирование. Контурные приспособления и инструменты для деталей неправильной формы могут быть изготовлены по индивидуальному заказу, а также периферийные устройства для зажима, удержания и выравнивания противоположных деталей. Также могут быть изготовлены сегментированные и регулируемые приспособления, обеспечивающие надежное соединение с формованными пластиковыми деталями.
5. Параметры сварки:
Во время самого процесса сварки, в зависимости от типа используемой системы, на результат влияют различные параметры сварки. К ним относятся амплитуда / давление, усилие срабатывания и пределы допуска, в зависимости от того, выполняется ли сварка по времени, энергии или расстоянию.
Настройка амплитуды используется для определения амплитуды колебаний. Точные настройки амплитуды и давления часто могут быть выполнены на контроллере, который приводит в действие пресс, в то время как основные настройки могут быть выполнены с помощью бустеров и регуляторов давления.
Настройки давления срабатывания срабатывания триггера определяют давление, которое должно быть достигнуто для срабатывания ультразвука. Регулировка этого параметра с такими настройками, как таймеры задержки, режимы предварительного запуска и настройки силы / давления, может повлиять на то, как долго детали находятся в контакте до фактического включения ультразвука.
Настройки времени, такие как время сварки (продолжительность времени, в течение которого ультразвуковые колебания фактически применяются к деталям) и время выдержки (продолжительность, в течение которой поддерживается давление для обеспечения надлежащего соединения деталей, после фактического времени сварки и с помощью ультразвука. выключить, чтобы сварной шов мог остыть), дальнейшее влияние на то, когда и как долго ультразвук должен оставаться включенным.
Аналогичным образом, некоторые системы позволяют пользователю указывать параметры энергии - например, с ограничениями и калибровочным импульсом - в то время как некоторые также позволяют настраивать расстояние, например, инкрементное, предварительное, абсолютное и предельное.
Как видно, в процессе ультразвуковой сварки задействуется множество движущихся частей. Манипулирование этими параметрами может означать разницу между успешным сварным швом и неэффективным сварным швом или треснувшим рогом.