Больше контроля над ультразвуковой сваркой

Многое может произойти за 0,5 секунды, особенно в мире сборки. Одновременно можно вставить одну или несколько заклепок. Можно использовать несколько шариков клея.

выдан. А две детали из термопластика можно сварить ультразвуком в пригодную к использованию деталь.

Уже более 30 лет ультразвуковая сварка является популярным методом сборки деталей из аморфных или полукристаллических термопластов или термопластичных композитов. Ультразвуковая сварка — это разновидность сварки трением, при которой детали соединяются путем вибрации их друг относительно друга.

Все аппараты ультразвуковой сварки оснащены источником питания (генератором), компьютерным контроллером, приводом (приводимым в действие пневматическим цилиндром или шариковым винтом с сервоприводом), преобразователем, усилителем и звуковым рупором. Преобразователь, усилитель и рупор составляют ультразвуковой блок.

Мощность передается на преобразователь, который содержит пьезоэлектрические кристаллы, которые расширяются и сжимаются. Это действие вызывает механические вибрации, которые усилитель усиливает и передает рупору, который, в свою очередь, передает ультразвуковую энергию на интерфейс соединения.

Тепло генерируется в соединении за счет сочетания трения и гистерезиса. При нагревании расплавляется небольшое количество пластика на каждой детали. Когда ультразвуковые колебания прекращаются, расплавленный материал затвердевает и сварка достигается. Фактическое время сварки обычно составляет от 200 до 400 миллисекунд.

Помимо скорости, производителям нравится, что ультразвуковая сварка чиста и экономична, особенно для мелких деталей. Им также нравится, что поставщики разрабатывают машины, которые дают им больше контроля над процессом и возможность сваривать сложные пластиковые детали.

Например, компания Herrmann Ultrasonics Inc. разработала композитный ультразвуковой преобразователь, который позволяет европейскому поставщику автомобилей сваривать ультразвуком дневные ходовые огни трехмерной формы. Композитный сонотрод состоит из держателя сонотрода и нескольких наконечников сонотрода, каждый из которых спроектирован и настроен как отдельный блок.

Наконечники имеют разную высоту и предназначены для соответствия контуру детали во время сварки. Чтобы обеспечить правильную вибрацию каждого наконечника, он устанавливается в держатель, вручную регулируется и измеряется частота. Чтобы гарантировать правильную вибрацию композитного сонотрода, он настраивается по частоте, минимальной мощности холостого хода и равномерному распределению амплитуды. Затем композитный рупор подвергается лазерной калибровке при моделировании нагрузки. Необходимые исправления выполняются машиной.

«Настоящий период роста ультразвуковой сварки пришелся на 1980-е и 1990-е годы», — говорит Билл Рид, директор по продажам и маркетингу компании Extol Inc., которая объединяет аппараты для ультразвуковой сварки, а также производит системы центрифужной, инфракрасной сварки и сварки с подогревом. «Сегодня мы живем в эпоху усовершенствования».

Производители могут контролировать каждый ключевой параметр процесса ультразвуковой сварки: амплитуду, время сварки, время выдержки, энергию, мощность и расстояние. Современные технологии позволяют операторам точно программировать эти параметры в контроллере портативных, настольных, автоматизированных и роботизированных систем.

Амплитуда — это размах движения рупора на его лицевой стороне. Компания Branson Ultrasonics Corp. имеет систему профилирования амплитуды, которая позволяет пользователям мгновенно увеличивать или уменьшать амплитуду рупора во время сварки.

«Предположим, время сварки составляет 250 миллисекунд, а для достижения температуры плавления требуется 150 миллисекунд», — говорит Джефф Франц, директор по маркетингу и разработке продукции Branson Ultrasonics Corp. «Профилирование амплитуды позволяет нам уменьшить амплитуду в этой точке и удерживайте температуру расплава еще 100 миллисекунд, что приводит к более прочной сварке на молекулярном уровне с меньшим количеством засветов и маркировки деталей. Эта функция все чаще используется во всех отраслях, но особенно среди производителей медицинской и бытовой электроники для своих продуктов более высокого класса».

Branson X-Port — это приложение для Windows, которое позволяет операторам отслеживать процесс сварки в режиме реального времени. Он предоставляет подробные данные, поэтому отклонения сварного шва можно немедленно распознать и исправить. Отображаемые параметры включают время сварки, энергию и силу; абсолютное расстояние; скорость; тотальное и сварное разрушение; и пиковая мощность.