Defnyddir technoleg cynulliad plastig ultrasonic yn helaeth wrth gysylltu thermoplastigion. Mae'r cymalau a gynhyrchir ganddo nid yn unig yn gryf ac yn wydn, ond hefyd yn hyfryd eu golwg. Mae'r dechnoleg hon yn cynnwys pedwar prif gategori, y mae weldio ultrasonic yn ganolbwynt ymchwil yn eu plith. Mae weldio ultrasonic yn defnyddio egni ultrasonic amledd uchel (15-50 kHz) i gynhyrchu dirgryniadau mecanyddol osgled isel (1-100μm). Mae'r dirgryniad hwn yn gweithredu ar gymalau'r cydrannau, gan doddi'r deunydd thermoplastig trwy gynhyrchu gwres ffrithiannol, ac yna ffurfio weldio. Mae ei gyflymder weldio yn gyflym iawn, fel arfer rhwng 0.1 eiliad a 1.0 eiliad.
Yn ystod y broses weldio ultrasonic, cynhyrchir tonnau sefyll sinwsoidaidd mewn thermoplastigion. Oherwydd ffrithiant rhyngfoleciwlaidd, mae rhan o'r egni yn cael ei drawsnewid yn egni gwres, sy'n cynyddu tymheredd y deunydd. Mae rhan arall o'r egni wedi'i grynhoi a'i drosglwyddo i'r cymal, sy'n cael ei gynhesu'n lleol ymhellach gan ffrithiant ffiniau. Felly, mae geometreg y rhan a nodweddion amsugno ultrasonic y deunydd yn effeithio ar lwybr trosglwyddo egni ultrasonic ac ymddygiad toddi'r deunydd.
Pan fydd y ffynhonnell dirgryniad yn agos at y cymal weldio, mae gan y deunydd lai o golled amsugno egni. Os yw'r pellter o'r ffynhonnell dirgryniad i'r cymal yn llai na 6.4 mm, gelwir y broses yn weldio ger y cae, sy'n addas ar gyfer deunyddiau crisialog gydag amsugno egni uchel a deunyddiau stiffrwydd isel. Os yw'r pellter yn fwy na 6.4 mm, fe'i gelwir yn weldio maes pell, sy'n addas ar gyfer deunyddiau amorffaidd ag amsugno egni isel a deunyddiau stiffrwydd uchel.
Oherwydd nodweddion "anwastad" yr arwyneb ar y cyd, mae'n hawdd cynhyrchu tymheredd uchel a ffrithiant uchel, sy'n ffafriol i gronni egni ultrasonic. Mewn llawer o gymwysiadau weldio ultrasonic, mae ymwthiad trionglog wedi'i ddylunio ar wyneb y rhan uchaf, o'r enw asen y canllaw ynni, sy'n tywys yr egni dirgryniad i ganolbwyntio ar y cymal.
Yn ystod y broses weldio ultrasonic, mae'r egni dirgryniad yn gweithredu'n fertigol ar yr wyneb ar y cyd, ac mae blaen y canllaw ynni asen yn cysylltu â'r rhan wedi'i weldio dan bwysau. Oherwydd cynhyrchu gwres ffrithiannol, cynhyrchir llawer iawn o wres ar y domen, gan beri i'r asen canllaw ynni ddechrau toddi. Gellir rhannu'r broses weldio gyfan yn bedwar cam. Yn gyntaf, mae brig yr asen canllaw ynni yn dechrau toddi, ac mae'r gyfradd doddi yn cynyddu'n raddol. Wrth i'r bwlch ar ddwy ochr y cymal ostwng, bydd yr asen canllaw ynni tawdd yn lledaenu'n llawn ac yn cysylltu â'r rhan isod, a bydd y gyfradd doddi yn gostwng ar yr adeg hon. Yn ail, mae'r rhannau uchaf ac isaf mewn cyswllt ar yr wyneb, ac mae'r ardal doddi yn cael ei hehangu ymhellach. Yna, mae'n mynd i mewn i'r cam toddi sefydlog-sefydlog, ac ar yr adeg honno mae haen tawdd o drwch penodol yn cael ei ffurfio, ynghyd â maes tymheredd sefydlog. Pan gyrhaeddir yr egni weldio rhagosodedig, amser neu amodau rheoli eraill, bydd y dirgryniad ultrasonic yn dod i ben. Yn olaf, mae'r pwysau'n cael ei gynnal, bydd y toddi gormodol yn cael ei wasgu allan o'r weld, ac mae'r rhannau wedi'u cysylltu gan fondiau moleciwlaidd a'u hoeri yn raddol.
Manteision ac anfanteision weldio ultrasonic
Fel technoleg ymuno plastig a ddefnyddir yn helaeth yn y maes diwydiannol, mae weldio ultrasonic yn sefyll allan am ei integreiddio awtomeiddio cyflym, economaidd, hawdd a'i addasu ar gyfer cynhyrchu màs. Mae ei sefydlogrwydd weldio yn rhagorol, mae'r cryfder hefyd yn uchel, ac mae'r amser weldio yn fyrrach na phrosesau eraill. Yn ogystal, nid oes angen system awyru gymhleth ar y dechnoleg hon i gael gwared ar fwg neu system oeri i gael gwared ar wres gormodol, gyda defnydd ynni uchel, effeithlonrwydd cynhyrchu uwch a chost is. Mae dyluniad y mowld yn gymharol syml ac mae'r cyflymder newid mowld yn gyflym, a thrwy hynny wella cyfradd defnyddio ac amlochredd yr offer. Mae'n werth nodi, gan nad oes unrhyw ddeunyddiau weldio ategol eraill yn cael eu cyflwyno i'r weld, nid yw'r weld yn parhau i fod yn lân ac yn rhydd o amhureddau, yn effeithio ar biocompatibility yr offer, ac mae'n addas iawn i'w ddefnyddio yn y diwydiant gofal iechyd sydd â gofynion uwch ar gyfer glendid.
Fodd bynnag, mae weldio ultrasonic hefyd yn wynebu rhai cyfyngiadau. Ar gyfer cynhyrchion sydd â maint o fwy na 250mmx300mm, mae dyluniad y pen weldio yn dod yn anodd, ac yn aml mae angen defnyddio pennau weldio lluosog ar gyfer weldio cydamserol neu ben weldio sengl ar gyfer weldio lluosog i'w gwblhau. Yn ogystal, mae cysylltiad agos rhwng canlyniadau weldio ultrasonic â ffactorau fel dyluniad strwythur weldio, gwall ac dadffurfiad rhan rhan wedi'i fowldio â chwistrelliad. Ar yr un pryd, gall dirgryniadau ultrasonic achosi niwed i gydrannau electronig sensitif, er y gellir lleihau risgiau o'r fath trwy gynyddu'r amledd a lleihau'r osgled.
Meysydd Cais
Defnyddir weldio ultrasonic yn helaeth mewn llawer o ddiwydiannau. Er enghraifft, yn y diwydiant modurol, fe'i defnyddir i gysylltu cydrannau fel goleuadau pen, dangosfyrddau, botymau a switshis; Yn y diwydiannau electroneg a thrydanol, defnyddir y dechnoleg hon hefyd yn aml i gysylltu cydrannau fel switshis, synwyryddion ac actiwadyddion; Yn ogystal, mae weldio ultrasonic hefyd yn anhepgor yn y broses weithgynhyrchu o gynhyrchion fel hidlwyr, cathetrau, dillad meddygol a masgiau yn y maes meddygol. Ar yr un pryd, mae cynhyrchu cynhyrchion fel bagiau pothell, bagiau, cynwysyddion storio a nozzles yn y diwydiant pecynnu hefyd yn elwa o effeithlonrwydd a hwylustod weldio ultrasonic.
Mae'r cwpan coffi wedi'i wneud o ddeunydd PS, ac mae ei ddyluniad weldio yn cyfuno'r rhigol a'r asen sy'n rhoi ynni yn glyfar, sydd nid yn unig yn sicrhau sefydlogrwydd y cysylltiad, ond sydd hefyd yn gwella effeithlonrwydd cynhyrchu.
Mae'r switsh electronig wedi'i wneud o blastig ABS ac wedi'i fireinio gan riveting ultrasonic.
Mae'r adlewyrchydd wedi'i wneud o ddeunydd cymysg o ABS a PC, ac mae'n cyfuno'r broses weldio o risiau ac asennau rhoi ynni i greu dyluniad strwythurol unigryw.
Mae'r lamp electronig yn defnyddio deunydd cyfansawdd o ABS a PMMA, ynghyd â'r broses weldio coeth o asennau awyren ac ynni, gan gyflwyno arddull ddylunio unigryw.
Mae'r cysylltydd trydanol yn cyfuno deunyddiau solet ABS a metel, ac yn sicrhau sefydlogrwydd a gwydnwch ei gysylltiad trwy riveting ultrasonic manwl gywir.
Mae'r botel feddygol wedi'i gwneud o ddeunydd PC ac mae'n defnyddio dyluniad ymasiad weldiadau asennau sy'n rhoi ynni yn egni yn glyfar.
Mae'r botel hidlo tanwydd wedi'i gwneud o neilon 6-6, ac mae ei ddyluniad yn cyfuno prosesau deuol gwythiennau cneifio a weldio yn glyfar.
Mae cydosod y bilen hidlo a'r cotwm sy'n amsugno sain yn defnyddio deunydd cyfansawdd o neilon wedi'i dopio â ffibr gwydr 30%, ac mae wedi'i ymgynnull yn fân trwy broses weldio tyllu.
Mae'r blwch trydanol yn defnyddio deunydd cyfansawdd o gnau PS a chopr, ac mae'n cael ei wneud yn fân trwy dechnoleg mewnosod ultrasonic.
Mae'r rotor yn defnyddio deunydd PS ac yn cyfuno dyluniad clyfar yr awyren a weldio asennau sy'n dargludo egni.
Polymer
Mae strwythur moleciwlaidd plastigau amorffaidd yn cael ei ddosbarthu ar hap ac nid oes ganddo gyfeiriad trefniant sefydlog. Ei nodwedd yw ei fod yn feddalu yn raddol gyda'r amrediad tymheredd. Pan fydd y math hwn o ddeunydd yn cyrraedd y tymheredd pontio gwydr, mae'n feddalu yn raddol ac yn y pen draw yn mynd i mewn i gyflwr tawdd hylif. Mae proses y deunydd o hylif i solidiad yn raddol. Gall plastigau amorffaidd drosglwyddo dirgryniadau ultrasonic yn effeithiol, ac oherwydd eu hystod tymheredd meddalu eang, maent yn haws weldio a chyflawni selio.
Ar y llaw arall, mae strwythur moleciwlaidd plastigau lled-grisialog wedi'i drefnu'n drefnus. Mae gwres uchel yn allweddol i chwalu'r trefniant trefnus. Mae gan y plastigau hyn bwyntiau toddi miniog, ac unwaith y bydd y tymheredd yn gostwng ychydig, bydd y wladwriaeth hylif yn solidoli'n gyflym. Felly, bydd y toddi sy'n llifo allan o'r ardal doddi poeth yn solidoli'n gyflym. Pan fydd yn gadarn, mae ymddygiad moleciwlaidd deunyddiau lled-grisialog fel gwanwyn, gan amsugno'r rhan fwyaf o'r dirgryniadau ultrasonic yn lle eu trosglwyddo i'r ardal ar y cyd. Felly, ar gyfer plastigau lled-grisialog, mae angen pen weldio allbwn osgled uchel i gynhyrchu digon o wres.
Tymheredd trosglwyddo gwydr TG a thymheredd toddi TM
Wrth drafod strwythur polymer, gwnaethom sôn am ddau gysyniad tymheredd pwysig: tymheredd trosglwyddo gwydr Tg a thymheredd toddi TM. TG yw'r tymheredd y mae'r deunydd yn newid o gyflwr gwydrog i gyflwr elastig iawn, ac ar yr adeg honno mae'r deunydd yn dechrau meddalu'n raddol. TM yw'r tymheredd sy'n ofynnol i'r deunydd doddi i mewn i hylif yn llwyr. Mae'r ddau nodwedd tymheredd hyn yn hanfodol i ddeall prosesu a pherfformiad deunyddiau polymer.
Mae ochr chwith y ffigur uchod yn dangos plastig amorffaidd, tra bod yr ochr dde yn dangos plastig lled-grisialog. Mewn thermoplastigion, gall llenwyr fel ffibr gwydr, talc a mwynau wella neu atal effaith weldio ultrasonic. Gall rhai deunyddiau, fel calsiwm carbonad, caolin, talc, alwmina, yn ogystal â ffibrau organig, silica, peli gwydr, metasilicate calsiwm (Wollastonite) a mica, gynyddu caledwch y resin. Mae astudiaethau wedi dangos pan fydd y cynnwys llenwi yn cyrraedd 20%, y gall wella effeithlonrwydd trosglwyddo dirgryniadau ultrasonic yn y deunydd yn effeithiol, yn enwedig ar gyfer deunyddiau lled-grisialog. Fodd bynnag, pan fydd y cynnwys llenwi yn fwy na 35%, gall dibynadwyedd y sêl gael ei effeithio oherwydd cynnwys resin annigonol wrth y weld. Pan fydd y cynnwys llenwi yn cyrraedd 40%, bydd y ffibrau gwydr yn ymgynnull yn y safle ar y cyd, gan arwain at gynnwys resin annigonol wrth y weld, sydd yn ei dro yn effeithio ar gryfder y weld. Yn ogystal, yn ystod y broses mowldio chwistrelliad, mae ffibrau gwydr hir yn tueddu i gronni ar yr asennau sy'n rhoi ynni. Datrysiad effeithiol yw defnyddio ffibrau gwydr byr yn lle ffibrau gwydr hir.
Yn ogystal, pan fydd y cynnwys llenwi yn fwy na 10%, gall gronynnau sgraffiniol yn y deunydd achosi gwisgo'r pen weldio. Felly, argymhellir defnyddio pen weldio dur carbid neu ben weldio aloi titaniwm wedi'i orchuddio â gorchudd carbid twngsten. Ar yr un pryd, efallai y bydd angen dewis dyfais ultrasonic pŵer uwch i sicrhau bod gwres digonol yn cael ei gynhyrchu yn y cymal.
Ar y llaw arall, er y gall ychwanegion wella perfformiad cyffredinol neu nodweddion mowldio pigiad y deunydd, maent yn aml yn cael effaith ataliol ar weldio ultrasonic. Mae ychwanegion nodweddiadol yn cynnwys ireidiau, plastigyddion, addaswyr effaith, gwrth -fflamau, colorants, asiantau ewynnog, a resinau aildyfiant. Er enghraifft, mae ireidiau fel cwyr, stearate sinc, asid stearig, ac esterau asid brasterog yn lleihau'r cyfernod ffrithiant rhwng moleciwlau polymer, a thrwy hynny leihau cynhyrchu gwres. Fodd bynnag, mae'r effaith hon fel arfer yn llai yn y cymal oherwydd bod y crynodiad iraid yn isel ac wedi'i wasgaru'n gyfartal. Ar y llaw arall, mae plastigyddion fel hylifau organig tymheredd uchel neu solidau toddi tymheredd isel yn cynyddu meddalwch y deunydd ac yn lleihau'r stiffrwydd, ond maent yn lleihau'r atyniad rhwng moleciwlau mewnol y polymer ac yn ymyrryd â throsglwyddo egni dirgrynu. Yn benodol, mae deunyddiau plastigog iawn fel finyl yn anaddas iawn fel deunyddiau trosglwyddo ar gyfer dirgryniadau ultrasonic. Yn ogystal, gall plastigyddion fel ychwanegion mewnol fudo i wyneb y plastig dros amser, gan effeithio ymhellach ar effaith weldio ultrasonic. Yn yr un modd, mae addaswyr effaith fel rwber hefyd yn lleihau gallu'r deunydd i drosglwyddo dirgryniadau ultrasonic, sy'n gofyn am osgled mwy i doddi'r plastig.
Gall gwrth -fflamau, ocsidau anorganig neu elfennau organig halogenaidd (megis alwminiwm, antimoni, boron, clorin, bromin, sylffwr, nitrogen neu ffosfforws) ychwanegu at y deunydd atal pwynt tân y deunydd yn effeithiol neu newid ei nodweddion hylosgi. Fodd bynnag, mae'r cynhwysion hyn yn aml yn gwneud y deunydd na ellir ei weld, yn enwedig pan fydd y gwrth -fflam yn cyfrif am 50% neu fwy, a fydd yn lleihau'n sylweddol faint o ddeunydd y gellir ei weldio. Ar gyfer deunyddiau o'r fath, mae angen offer ultrasonig pŵer uchel a phennau weldio gydag amplitudau mawr, ac mae'r dyluniad ar y cyd yn cael ei addasu i gynyddu cyfran y deunydd y gellir ei weldio.
Nid yw'r mwyafrif o lwybrau, gan gynnwys pigmentau a llifynnau, yn rhwystro trosglwyddo dirgryniadau ultrasonic. Fodd bynnag, gallant leihau faint o ddeunydd y gellir ei weldio yn yr ardal ar y cyd. Yn benodol, pan fydd cynnwys titaniwm deuocsid (TiO2) yn fwy na 5%, bydd ei effaith iraid yn dod yn amlwg, a fydd yn cael effaith ataliol ar weldio ultrasonic. Ar yr un pryd, bydd carbon du yn ymyrryd â lluosogi egni ultrasonic yn y deunydd.
Mae asiantau ewynnog yn lleihau gallu'r deunydd i drosglwyddo dirgryniadau ultrasonic oherwydd bod eu dwysedd isel a'u nifer fawr o mandyllau yn y strwythur moleciwlaidd yn atal trosglwyddo egni yn effeithiol.
Pan gymysgir resin daear (regrind) i'r deunydd, mae angen gwerthuso a rheoli'r ychwanegiad a'i gyfaint yn ofalus i wneud y gorau o'r effaith weldio. Mewn rhai achosion, ni chaniateir defnyddio aildyfiant o gwbl ac mae angen deunydd gwyryf 100%.
Yn ogystal, er bod asiantau rhyddhau llwydni fel stearate sinc, stearad alwminiwm, fflworocarbonau a silicones yn gallu helpu i ryddhau rhannau wedi'u mowldio â chwistrelliad, gallant drosglwyddo i'r arwyneb ar y cyd a lleihau cyfernod ffrithiant y deunydd, a thrwy hynny leihau cynhyrchu gwres ac atal weldio ultrasonig ataliol. Ar yr un pryd, gall asiantau rhyddhau llwydni hefyd achosi halogiad cemegol i'r resin ac effeithio ar ffurfio bondiau cemegol cywir. Mae silicones, yn benodol, yn cael yr effaith fwyaf arwyddocaol. Felly, wrth ddefnyddio asiantau rhyddhau llwydni, mae angen dewis y radd briodol yn ofalus a chymryd mesurau i'w hatal rhag trosglwyddo i wyneb y rhan.
Yn ogystal, gall gwahanol raddau o ddeunyddiau fod â thymheredd toddi gwahanol a mynegeion llif, a all hefyd effeithio ar effaith weldio ultrasonic. Er enghraifft, gall graddau cast o PMMA fod yn anoddach eu weldio na graddau pigiad/allwthio oherwydd eu pwysau moleciwlaidd uwch a'u tymheredd toddi. Felly, er mwyn cael yr effaith weldio orau, ceisiwch ddewis deunyddiau o'r un radd ar gyfer weldio, a sicrhau bod mynegai llif y ddau ddeunydd yn debyg a bod y gwahaniaeth tymheredd toddi o fewn 22 gradd.
Mae cynnwys lleithder deunydd yn cael effaith sylweddol ar ei gryfder weldio. Mae deunyddiau hydrosgopig fel PBT, PC, PSU a neilon yn amsugno lleithder o'r awyr yn hawdd. Yn ystod y broses weldio, bydd y lleithder amsugnol hwn yn berwi ar dymheredd uchel, a bydd y nwy a gynhyrchir, os caiff ei ddal yn y weld, yn ffurfio pores ac yn diraddio'r plastig, gan effeithio ar estheteg, cryfder a selio'r weld. Er mwyn osgoi hyn, dylid weldio deunyddiau hydrosgopig yn syth ar ôl mowldio chwistrelliad. Os nad yw weldio ar unwaith yn bosibl, dylid storio'r rhannau sych mewn bag PE sych neu eu rhoi mewn popty ar 80 gradd am 3 awr cyn weldio.
Yn ogystal, wrth weldio gwahanol fathau o ddeunyddiau, dylid rhoi sylw arbennig i dymheredd toddi a strwythur moleciwlaidd y ddau ddeunydd. Y cyflwr weldio delfrydol yw nad yw gwahaniaeth tymheredd toddi'r ddau ddeunydd yn fwy na 22 gradd ac mae'r strwythur moleciwlaidd yn debyg. Os yw'r gwahaniaeth tymheredd toddi yn rhy fawr, bydd y deunydd â phwynt toddi is yn toddi ac yn llifo yn gyntaf, ac ni fydd yn darparu digon o wres i doddi'r deunydd gyda phwynt toddi uwch. Er enghraifft, wrth weldio PMMA pwynt toddi uchel gyda PMMA pwynt toddi isel, os yw'r dargludydd ynni wedi'i leoli ar y PMMA pwynt toddi uchel, bydd y cymal deunydd pwynt toddi isel yn toddi ac yn llifo yn gyntaf, gan beri i'r dargludydd egni feddalu, sydd yn ei dro yn effeithio ar y cryfder weldio.
Yn ogystal, mae cydnawsedd materol hefyd yn ffactor allweddol ar gyfer weldio llwyddiannus. Dim ond deunyddiau sy'n gydnaws yn gemegol, hynny yw, y gellir weldio deunyddiau â strwythurau moleciwlaidd tebyg. Mae'n werth nodi bod cydnawsedd materol yn bodoli'n bennaf rhwng deunyddiau amorffaidd, fel ABS a PMMA, PC a PMMA, a PS a PPO wedi'i addasu. Fodd bynnag, mae gan blastigau lled-grisialog fel PP ac AG, er bod ganddynt briodweddau ffisegol tebyg, wahanol strwythurau moleciwlaidd gwahanol ac felly nid oes ganddynt gydnawsedd perthnasol ac ni ellir eu weldio.
