Что нового в ультразвуковой сварке

Сватовство — это уникальный навык, и в мире сборки мало кто делает это лучше, чем поставщики оборудования. День за днем ​​эти эксперты используют свой обширный опыт и знания, чтобы точно подобрать подходящую машину для конкретного применения в сборке. Когда проект предполагает соединение термопластических деталей, зачастую лучшим аппаратом является ультразвуковой сварочный аппарат.

«Производители часто приходят к нам и говорят: «Вот наша термопластичная деталь. Как вы думаете, является ли ультразвук лучшим способом ее сварки?» — спрашивает Джейсон Бартон, директор по развитию бизнеса Dukane. «Мы говорим им, что если требуемый объем производства детали очень велик, а деталь размером не больше коробки из-под обуви, обязательно следует рассмотреть возможность ультразвуковой сварки».

Несколько лет назад Дюкейн помог производителю медицинского оборудования найти подходящую ультразвуковую систему для приваривания трех крошечных пленочных колпачков (шириной менее 0,25 дюйма) к одноразовым датчикам из поликарбоната. Эти датчики контролируют pH и газ в искусственной крови во время оценки ex vivo.

До встречи с Дюканом производитель использовал систему пневматической ультразвуковой сварки, которая работала несколько плохо. Средний процент брака составлял 50 процентов, а иногда взлетал до 90 процентов. Кроме того, из-за отсутствия контроля сварки толкатель пресса перемещался вниз после плавления термопласта. Эта ненужная сила вызвала прогиб детали, нестабильную сварку и затвердевание. Также потребовалось провести вакуумное испытание на герметичность каждого датчика, чтобы обеспечить герметичность.

Бартон говорит, что компания Dukane рекомендовала заменить старую систему сварочным аппаратом Dukane iQ ES с сервоприводом и технологией Melt-Match. Сварочный аппарат с частотой 40 килогерц точно контролирует скорость сварки на этапе сварки и инициирует разрушение пластиковой детали только при обнаружении расплава.

По словам Бартона, производителю нравится система с сервоприводом, поскольку она обеспечивает повторяемость сварного шва, герметично закрывающего крышку. Это позволяет компании значительно сократить время тестирования продукции — всего до 10 процентов, одновременно снижая производственные затраты и улучшая качество продукции.

Производители в немедицинских отраслях также широко используют ультразвуковую сварку. Автопроизводители с помощью ультразвука соединяют различные детали — от облицовки бампера до масляных фильтров, а производители бытовой техники используют его для приваривания окон и световых трубок к панелям дисплеев. Что касается бытовой электроники, компании регулярно используют ультразвуковую сварку блоков питания, корпусов телефонов, розеток и выключателей.

Хотя ультразвуковая сварка уже давно является популярным методом неразъемной сборки пластиковых деталей, ее технология продолжает развиваться. Современные современные машины обеспечивают быструю, чистую, энергоэффективную и повторяемую сварку, а также беспрецедентный контроль над процессом соединения. Эти возможности обеспечат популярность ультразвуковой сварки на долгие годы вперед.

Ультразвуковая сварка, впервые разработанная в 1960-х годах, представляет собой разновидность сварки трением, при которой детали соединяются путем вибрации их друг относительно друга. По словам поставщиков, начальная фаза роста пришлась на 1980-е и 1990-е годы, которые утверждают, что сейчас технология находится в эпохе совершенствования.

Ультразвуковая сварка очень популярна для соединения аморфных и полукристаллических термопластов и термопластичных композитов, но неприменима для термореактивных материалов.

Все аппараты ультразвуковой сварки оснащены источником питания (генератором), компьютерным контроллером, приводом, преобразователем, усилителем и сонотродом (титановым или алюминиевым) рупором. Привод приводится в движение пневматическим цилиндром или шариковой винтовой парой, прикрепленной к шаговому двигателю или серводвигателю. 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, а общее время цикла обычно составляет менее 1 секунды.