جوشکاری پلاستیک التراسونیک: نحوه کار، مواد و طراحی مفصل

قطعات پلاستیکی به ندرت ماشین قالب گیری را آماده استفاده می کنند. یک محفظه باید بسته شود، یک قاب فیلتر ثابت شود، یک اتصال دهنده مهر و موم شود تا نشتی نداشته باشد. جوشکاری التراسونیک پلاستیک این کارها را با تبدیل ارتعاشات با فرکانس بالا به گرما دقیقاً در جایی که دو قسمت به هم می رسند انجام می دهد: پلاستیک در کسری از ثانیه نرم می شود، ذوب می شود و دوباره جامد می شود، بدون چسب برای مخلوط کردن، بدون حلال برای تهویه و بدون درج پیچ برای قالب.

ما این تجهیزات را می سازیم و زمان زیادی را در طبقات مغازه مشتریان می گذرانیم، جایی که سوالات مشابه بارها و بارها مطرح می شود. کدام پلاستیک ها را می توان واقعاً جوش داد؟ مفصل چگونه باید شکل بگیرد؟ اعداد روی کنترلر واقعا چه چیزی را کنترل می کنند؟ بخش‌های زیر روند را از فیزیک پایه از طریق انتخاب مواد و طراحی مشترک تا تنظیمات روی پانل اپراتور دنبال می‌کنند.

جوشکاری پلاستیک با التراسونیک چگونه کار می کند

دستگاه اولتراسونیک زنجیره ای از تبدیل انرژی است. برق اصلی در یک انتها وارد می شود و یک مذاب کنترل شده در محل اتصال در طرف دیگر ظاهر می شود.

1. ژنراتور برق شبکه را به یک سیگنال الکتریکی با فرکانس بالا، معمولاً 20 کیلوهرتز، با فرکانس 15 کیلوهرتز برای قطعات بزرگ و 30 تا 35 کیلوهرتز برای قطعات کوچک، تبدیل می کند.
2. یک مبدل آن سیگنال را به ارتعاش مکانیکی با همان فرکانس با حرکت در میکرومتر تبدیل می کند.
3. یک تقویت کننده و بوق لرزش را تقویت می کند و آن را به قسمت بالایی فشار می دهد. شاخ تنها جزئی است که پلاستیک را لمس می کند و صورت آن به گونه ای است که با مفصل زیر آن مطابقت دارد.
4. یک پرس پنوماتیک یا سروو دو قسمت را با نیروی کنترل شده به هم می چسباند.
5. اصطکاک و حرکت بین مولکولی در ناحیه تماس، دما را تا زمانی که پلاستیک ذوب شود، افزایش می‌دهد، معمولاً در چند دهم میلی‌متر سطح مشترک.
6. ارتعاش متوقف می شود، فشار برای مدت کوتاهی نگه داشته می شود و مذاب جامد می شود و به پیوندی تبدیل می شود که اغلب قوی تر از مواد اطراف آن است.

دو راه برای اعمال آن وجود دارد. در جوشکاری غوطه‌ور، شاخ روی یک قسمت ثابت فرود می‌آید و یک نقطه، یک الگوی دنده یا یک اتصال کامل را در یک چرخه جوش می‌دهد. در جوشکاری پیوسته، شاخ در امتداد قطعه حرکت می کند و درزهای بلند و پانل های عریض را بدون ابزاری به اندازه محصول آب بندی می کند.

فرآیند چه چیزی به شما می دهد و کجا متوقف می شود

فهرست کردن مزایا آسان است:

• گرما در داخل مفصل تولید می شود نه اینکه از بیرون اعمال شود، بنابراین سطوح قابل مشاهده تمیز می مانند و مناطق تزئین شده به ندرت آسیب می بینند.
• چرخه ها کوتاه هستند، اغلب کمتر از یک ثانیه، که مناسب مونتاژ خودکار و قالب گیری با حجم بالا است.
• بدون مواد مصرفی: بدون چسب، حلال، نوار یا بست و بدون زمان پخت.
• داده های فرآیند مانند انرژی جوش، زمان جوش و فاصله فروپاشی را می توان قسمت به قسمت ثبت کرد.
• باندها می توانند ضد هوا و ضد آب باشند که برای فیلترها، دستگاه های پزشکی و اتصال دهنده های مایع مهم است.

محدودیت ها به همان اندازه روشن است. پلاستیک های ترموست، اکثر الاستومرها و فوم ها به طور مفیدی جوش نمی شوند. آنها بدون ذوب شدن، ارتعاش را جذب یا جذب می کنند. قسمت باید به بوق جایی برای نشستن و مسیری روشن برای رسیدن لرزش به مفصل بدهد. دیوارهای بسیار ضخیم دشوار هستند و اجزای مسطح طولانی ممکن است به چندین شاخ یا یک حرکت اسکن نیاز داشته باشند. وسایل و بوق تنظیم شده به درستی بخشی از فرآیند هستند، نه موارد اضافی اختیاری.

کدام پلاستیک ها در واقع خوب جوش می دهند

بزرگترین عامل نحوه رفتار پلیمر هنگام عبور ارتعاش از آن است. پلاستیک های آمورف مانند ABS، پلی استایرن، پلی کربنات، PMMA و PVC انرژی اولتراسونیک را به طور موثر انتقال می دهند. آنها به تدریج در یک محدوده دما نرم می شوند، در دامنه متوسط ​​جوش می شوند و اغلب می توانند دور از شاخ به هم متصل شوند - اتصال ممکن است 10 میلی متر یا بیشتر زیر نقطه تماس قرار گیرد.

پلاستیک های نیمه کریستالی از جمله PP، PE، PA، POM، PET و PBT رفتار متفاوتی دارند. نقطه ذوب تیز و ساختار کریستالی آنها ارتعاش را جذب می کند، بنابراین آنها به دامنه بالاتر، نیروی بیشتر و اتصال نزدیک به شاخ معمولاً در حدود 6 میلی متر نیاز دارند. هنگامی که به یک آب بندی قوی یا هرمتیک نیاز است، معمولاً به جای یک مدیر انرژی ساده، به اتصال برشی نیاز دارند. ما در یادداشت خود به این موضوع با جزئیات بیشتری نگاه می کنیم کدام مواد برای جوشکاری اولتراسونیک مناسب است و محدودیت‌های عملی کجاست .

سه جزئیات دیگر بیشتر از آنچه که برگه داده رزین نشان می دهد، موفقیت را تعیین می کند. گریدهای رطوبت سنجی مانند PA و PC باید قبل از جوشکاری خشک شوند. پرکننده‌ها و رنگ‌ها سفتی و انتقال انرژی را تغییر می‌دهند، بنابراین 30 درصد نایلون پر شده با شیشه رفتار کاملاً متفاوتی با درجه پر نشده دارد. در نهایت، چربی، عامل آزاد کننده قالب یا آلودگی سیلیکونی روی سطح اتصال می تواند جوش را به طور کامل متوقف کند. دو پلاستیک مختلف را می توان تنها زمانی جوش داد که محدوده ذوب آنها با هم همپوشانی داشته باشد و این جفت از نظر شیمیایی سازگار باشد. در غیر این صورت طراحی به جای آن به یک قفل مکانیکی نیاز دارد.

طراحی مفصل: مدیران انرژی، اتصالات برشی و ابزار

جوشکاری اولتراسونیک در مورد هندسه نابخشودنی است. اتصال باید انرژی را در یک ناحیه تماس اولیه کوچک متمرکز کند تا ذوب به طور قابل پیش بینی شروع شود. این وظیفه مدیر انرژی است: یک برآمدگی مثلثی قالب‌گیری شده، معمولاً با ارتفاع 0.2 تا 0.5 میلی‌متر در پلاستیک‌های آمورف و 0.5 تا 0.8 میلی‌متر در پلاستیک‌های نیمه بلوری، با زاویه راس تقریباً 60 تا 90 درجه. ابتدا ذوب می شود، در سراسر مفصل جریان می یابد و پیوند را تشکیل می دهد. در جاهایی که قطعات باید خود تراز شوند، یا جایی که مواد نیمه کریستالی است، یک پله، زبانه و شیار یا اتصال برشی معمولاً بهتر عمل می کند.

در بالای مفصل، ابزار قرار دارد. یک بوق که خیلی کوچک است استرس را متمرکز می کند و قسمت را مشخص می کند. یکی که خیلی بزرگ است ممکن است به طور یکنواخت طنین انداز نباشد. فیکسچرها باید قسمت پایینی را محکم نگه دارند، زیرا انرژی که فیکسچر را حرکت می دهد، انرژی از دست رفته از جوش است. ابزار سفارشی بخشی از فرآیندی است که ما بیشتر با مشتریان در مورد آن صحبت می کنیم و بخش بزرگی از مشکلات تولید سرسخت را توضیح می دهد.

قالب های اولتراسونیک سفارشی برای جوش، برش و آب بندی برای نیازهای ابزار سفارشی که در آن تناسب بوق و فیکسچر بر پردازش تکرارپذیر اولتراسونیک تأثیر می گذارد، این محصول قالب های سازگار و با دقت بالا را ارائه می دهد. مشاهده محصول →

تنظیم پنجره فرآیند

هنگامی که قطعه و اتصال درست شدند، تنظیمات دستگاه تصمیم می‌گیرد که آیا این فرآیند به‌صورت جابجایی پس از تغییر تکرار می‌شود یا خیر. متغیرهای اصلی عبارتند از:

• دامنه، توسط ترکیب بوق و تقویت کننده تنظیم شده است. پلاستیک های نیمه کریستالی بیشتر به آن نیاز دارند، قطعات ظریف کمتر.
• نیروی جوش: خیلی کم باعث تماس ضعیف و علامت گذاری سطحی می شود، فشار زیاد از محل اتصال قبل از گیرش ذوب می شود.
• نیروی ماشه، که تصمیم می‌گیرد پس از تماس بوق با قطعه، سیگنال اولتراسونیک چه زمانی شروع شود.
• سرعت پایین آمدن، که ضربه به قطعه را کنترل می کند و نحوه برخورد بوق با مفصل را کنترل می کند.
• زمان، انرژی یا فاصله جوش - سه راه متداول برای توقف چرخه. حالت فاصله مستقیم ترین اندازه گیری است که نشان می دهد تا چه حد قطعات به یکدیگر فرو می روند.
• زمان نگه داشتن، که قطعات را در حالی که مذاب جامد می شود، محکم نگه می دارد.

هر بار یک متغیر را تغییر دهید و یک پنجره را به جای یک تنظیم طلایی ثبت کنید. فرآیندی که دقیقاً در یک زمان جوش کار می کند تحت کنترل نیست. معمولاً یکی که قطعات خوبی را در یک باند کوچک از مقادیر انرژی تولید می کند.

انتخاب ماشین: واحدهای نیمکت، دستی و زمین میانی

برای تولید حجم، پاسخ معمول یک دستگاه نیمکت با یک ستون سفت، یک پرس پنوماتیک یا سروو و یک پشته به خوبی تنظیم شده است. فرکانس مهم است: واحدهای 15 کیلوهرتز دامنه بیشتری را برای قطعات بزرگتر یا نیمه کریستالی ارائه می دهند، 20 کیلوهرتز نیروی کار همه منظوره است، و ماشین های 30 تا 35 کیلوهرتز برای اجزای کوچک و ظریف مناسب هستند که علامت گذاری یا جوشکاری بیش از حد یک نگرانی واقعی است.

دستگاه جوش پلاستیک التراسونیک AH-DSL 15KHz 4200W برای تولید حجم، این دستگاه اولتراسونیک 15 کیلوهرتز سطح قالب قابل تنظیم، ردیابی فرکانس دیجیتال و یک قفسه ستون گرد برای جوشکاری و تعبیه پلاستیک را ارائه می دهد. مشاهده محصول →

هر شغلی لیاقت یک سلول تولیدی را ندارد. برای نمونه های اولیه، کارهای تعمیر، مونتاژ کم حجم یا قطعاتی که نمی توان آنها را روی نیمکت حمل کرد، یک جوشکار دستی همین کار را در دست اپراتور انجام می دهد. واحدهای جوش نقطه ای در میان قرار می گیرند: آنها به یک قالب بزرگ می رسند تا یک باس، یک گیره یا یک دنده محلی را بدون شاخ در اندازه کامل جوش دهند.

جوشکار نقطه ای اولتراسونیک دستی AH-30 سونیک برای نمونه سازی، تعمیر، یا مونتاژ کم حجم، این جوشکار نقطه ای جمع و جور دستی عملکرد 28/35 کیلوهرتز و جوش های تمیز بدون مواد پرکننده را ارائه می دهد. مشاهده محصول →

جایی که این مفاصل هر روز ظاهر می شوند

• خودرو: تزئینات داخلی، محفظه لامپ، سنسورها و مخازن مایعات.
• پزشکی و آزمایشگاهی: محفظه فیلتر، اجزای IV، ماسک و بسته بندی استریل.
• بسته بندی: دهانه های کیسه ای، بسته های تاول و بسته هایی که باید ضد نشت باقی بمانند.
• محصولات مصرفی: پانل های لوازم خانگی، اسباب بازی ها، محفظه های الکترونیکی و بسته های باتری.
• منسوجات غیر بافته و یکبار مصرف: چسباندن لایه‌ها در ماسک‌ها و محصولات بهداشتی، جایی که همان ارتعاش به جای قالب‌گیری به الیاف می‌پیوندد.

عیب یابی جوش های ضعیف، فلاش و قطعات علامت گذاری شده

بیشتر مشکلات موجود در خط به چند دلیل برمی‌گردد. این فهرست کوتاهی است که ما ابتدا روی آن کار می کنیم.

عادات کوچکی که فرآیند جوش را سالم نگه می دارد

پس از چند صد نصب، روال هایی که اهمیت دارند، جذاب نیستند. سطوح مفصل را تمیز و خشک نگه دارید و رزین های رطوبت سنجی را به درستی نگهداری کنید. گشتاور بوق را در شروع هر شیفت بررسی کنید، زیرا یک پشته شل فرکانس را تغییر می دهد و بی سر و صدا جوش ها را خراب می کند. فیکسچر را به عنوان بخشی از دستگاه به جای یک لوازم جانبی در نظر بگیرید. انرژی و فاصله فروپاشی یک قطعه خوب را ثبت کنید، سپس از آن رکورد به عنوان مرجع زمانی که چیزی جابجا می شود استفاده کنید. و هنگامی که یک اتصال دشوار است، قبل از دستیابی به قدرت بیشتر، به هندسه نگاه کنید - بیشتر اوقات پاسخ در طراحی قطعه قرار می گیرد، نه در کنترلر.

اگر مایلید در مورد یک بخش خاص صحبت کنید، تیم در ماشین آلات Changzhou Aoheng سالهاست که در حال ساخت تجهیزات جوشکاری، برش و آب بندی التراسونیک برای تولیدکنندگان پارچه، منسوجات، پزشکی و پلاستیک بوده است و ما همیشه خوشحالیم که به نقشه یا نمونه نگاه کنیم و صادقانه بگوییم که آیا جوشکاری اولتراسونیک پاسخ درستی است یا خیر.