جوشکاری ترموپلاستیک به روش اولتراسونیک

جوشکاری اولتراسونیک

رایج ترین روش جوشکاری قطعات ترموپلاستیک، جوشکاری اولتراسونیک است. در این روش از انرژی ارتعاشی با دامنه کم و فرکانس بالا (التراسونیک) برای ایجاد اصطکاک سطحی و مولکولی برای تولید گرمای مورد نیاز برای جوش دادن قطعات پلاستیکی پد اتصال استفاده می شود. (ارتعاش اولتراسونیک سینوسی) جوشکاری اولتراسونیک در محدوده فرکانس {0}}khz، با دامنه دامنه کلی 15-60um رخ می‌دهد. فرکانس های صوتی کمتر از 15 کیلوهرتز (دامنه بالاتر) گاهی اوقات برای قطعات بزرگتر یا مواد نرم تر استفاده می شود. فرآیند جوشکاری معمولاً در مدت زمان 0.{4}}.5 ثانیه انجام می شود. میزان فرآیند جوشکاری شامل زمان جوشکاری، موقعیت سر جوش و فشار جوش می باشد. تجهیزات جوش اولتراسونیک معمولاً برای جوشکاری قطعات ترموپلاستیک با اندازه کوچک استفاده می شود و قطعات بزرگ می توانند جوشکاری چند نقطه ای باشند.

روش های جوشکاری اولتراسونیک را می توان با توجه به زمان جوش یا موقعیت جوش (فاصله فروپاشی) یا انرژی جوش کنترل کرد. کنترل های اضافی نیز برای فشار جوش و زمان خنک شدن ارائه شده است. تجهیزات جوش اولتراسونیک معمولاً در فرکانس 20 کیلوهرتز یا 40 کیلوهرتز کار می کنند. دستگاه های 20 کیلوهرتز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

طراحی مفصل: نوع اول، رایج ترین نوع اتصال، از ارتعاش اولتراسونیک در جهت عمودی سطح متصل استفاده می کند. Docking و Z-conjugation در این دسته قرار می گیرند و برای اکثر پلیمرها کاربرد دارند. نوع دوم اتصال جوشی اولتراسونیک شامل ارتعاش موازی با سطح اتصال است که حالت برشی را تشکیل می دهد. انواع مختلف قیچی و لانه سازی در دسته دوم قرار می گیرند.

کنتاکت‌های کنترل‌کننده انرژی به بهترین وجه با مواد آمورف استفاده می‌شوند و اتصالات کنترل‌کننده انرژی بزرگ‌تر را می‌توان در برخی از مواد نیمه کریستالی آب‌بندی نشده استفاده کرد. مدل زیر با یک سطح خشن یا بافت اصلاح شده است. این باعث بهبود کیفیت جوش، استحکام و سهولت تکمیل می شود. بسیاری از اشکال مفصل بافتی دیگر نیز در دسترس هستند. مشکل سرریز را می توان با وارد کردن مخزن آلودگی سرریز در طراحی اتصال کاهش داد. برای ایمنی، مخزن سرریز به طور کلی با حداقل 10 درصد ظرفیت حجم اضافی طراحی شده است.

اتصالات فشاری: برای به حداقل رساندن احتمال تشکیل سرریز، درزهای فشاری برای مسدود کردن یا نگه داشتن مذاب در ناحیه مذاب طراحی شده اند. اتصالات فشاری برای مواد پلاستیکی نیمه کریستالی مانند نایلون مفید هستند. به دلیل ساختار پیچیده تر بسته، تحمل اتصالات مورد نیاز برای بستن محکم نسبتاً سخت است. سازه های مفصلی بزرگتر نیز در مقایسه با جوش تاشوی مثلثی با هدایت انرژی به دامنه و انرژی جوش اضافی نیاز دارند.

تسطیح قطعات، اتصال ساده هیچ راه حلی برای تسطیح یا تراز کردن قطعات وجود ندارد. تراز کردن قطعات بهتر است با پین قالبی یا پیچ دو سر انجام شود. اتصال Z می تواند به طور خودکار تراز شود و مقاومت کششی در استفاده و بار برشی بهبود یابد. و می تواند سرریز خارجی را از بین ببرد.

اتصال لوگ استحکام کششی و همچنین استحکام برشی را فراهم می کند. اتصال خود تراز است و ضخامت دیواره ناحیه اتصال باید نسبتاً بزرگ باشد تا طراحی مفصل زبانه شیاردار را در خود جای دهد. علاوه بر این، الزامات تحمل قطعه کار نسبتاً سختگیرانه است. سفت کننده های اسپیسر باعث بهبود تسطیح مفصل می شود.

هنگام اتصال بالا، به طور کلی توصیه می شود از اتصال برشی استفاده کنید. اتصالات برشی برای قطعات حلقه ای و مستطیلی که نیاز به استحکام و کیفیت بالایی دارند استفاده می شود. اتصال برشی شماره یک دارای یک بخش دیواری است که در هنگام جوشکاری و قرار دادن متوالی اتصالات در یکدیگر تلرانس و برش موضعی ایجاد می کند. برای تسهیل تسطیح قطعه کار، اتصال شامل یک بخش تنظیم است. برای تمرکز انرژی ذوب، زاویه نوک انسداد در یک طرف در سطح تماس اولیه کاهش می یابد. از آنجایی که دمای مواد ذوب شده در سراسر سطح تماس ثابت می ماند، قطعه کار به گونه ای جوش داده می شود که هر دو سطح به طور یکنواخت ذوب شوند. برای عمق 1.0-2.0میلی متر از مقادیر تحمل در محدوده 0.13-0.5 میلی متر استفاده کنید. برای جلوگیری از تاب برداشتن دیواره جانبی خارجی به دلیل تحمل‌ها در حین جوشکاری، قسمت‌های عمودی باید تا حد امکان کم‌عمق باشند، اما اتصالات زبانه شیاردار اصلاح‌شده با قطعات برشی در یک طرف را می‌توان با قطعات کششی عمیق‌تر استفاده کرد تا اتصالات دیوار میانی ایجاد شود که تاب برداشتن دیواره جانبی را به حداقل برساند. به دلیل تحمل ها

اتصال سطح شیب دار دارای زاویه 3{3}} درجه -60 درجه است و باید در 1± درجه مونتاژ شود. جوش و دهانه برای افزایش 0.{4}}.25 میلی متری افزایش تحمل در ضخامت ماده منطقه مذاب تولید می شود. هنگامی که سرریزها از نظر عملکردی یا زیبایی شناختی قابل قبول نیستند، از کلکتورها استفاده می شود.

برای جوش‌هایی با آب‌بندی‌های تعبیه‌شده، می‌توان با مهر و موم‌های الاستیک تعبیه‌شده یا واشرهای انعطاف‌پذیر نیز آب‌بندی قابل اعتمادی به‌دست آورد. شکل اتصال همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است با یک حلقه الاستیک برای بهبود ایمنی آب بندی به دست آمده توسط لحیم کاری اولتراسونیک یا در جاهایی که جوشکاری مداوم محیطی امکان پذیر نیست، نصب شده است.