Ultrasonik ağ kesme ve kaynak prensibi uygulaması
Ultrasonik Kesme ve Kaynak Prensibi
Ultrasonik kesme ve kaynak, endüstride ultrasonik uygulamaların bir alt alanıdır ve çevre dostu, verimli ve estetik açıdan hoş özellikleri nedeniyle giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ultrasonik kesme ve kaynak prensibi
Ultrasonik dokuma kesme ve kaynaklama, 20-40 kHz'lik yüksek frekanslı mekanik titreşimi kullanarak, enerjiyi kaynak başlığı aracılığıyla dokuma temas yüzeyine aktarır. 1. Enerji Dönüşümü: Ultrasonik jeneratör, elektrik enerjisini yüksek frekanslı mekanik titreşime dönüştürür; bu titreşim genlik dönüştürücü tarafından yükseltilir ve ardından kaynak başlığına iletilir. 2. Sürtünme Isısı Üretimi: Kaynak başlığı dokumaya baskı uygulayarak, dokuma içindeki lifler arasında yüksek frekanslı sürtünmeye neden olur ve anında 500-1000℃ arasında lokalize yüksek sıcaklıklar üretir. 3. Senkron Kaynak ve Kesme: Yüksek sıcaklık, dokuma liflerini (örneğin naylon ve polyester) eritirken, kaynak başlığının basıncı erimiş kısmı sıkıştırarak güçlü bir kaynak tabakası oluşturur. Belirli bir kesici kenarlı kaynak başlığı ile kullanıldığında, yüksek sıcaklık aynı anda dokumayı kesebilir ve entegre "kesme + kaynak" işlemi gerçekleştirilebilir. 4. Soğutma ve Şekillendirme: Titreşim durduktan sonra, kaynak yapılacak bölgenin hızla soğuması ve katılaşması için 0,1-0,5 saniye boyunca basınç korunur ve kesme ve kaynak işlemi tamamlanır. (Pnömatik sistemler, kesme ve kaynak işlemi sırasında soğutma ve şekillendirmeyi de sağlayarak yastıklama görevi görür.)
Ultrasonik kesme ve kaynak sisteminin bileşimi
Yaygın olarak kullanılan ultrasonik plastik kaynak sistemi üç ana bileşenden oluşur: bir ultrasonik jeneratör (elektrik kutusu), Bir ultrasonik dönüştürücü (titreşim cihazı) ve bir ultrasonik kalıp (kalıp başlığı, kaynak başlığı, boynuz).
Ultrasonik jeneratör (elektrik kutusu), ultrasonik dönüştürücüler (titreşim cihazları), ultrasonik kalıplar (kalıp başlıkları, kaynak başlıkları, boynuzlar)
1. Ultrasonik jeneratör (elektrik kutusu): Şebeke elektriğini kararlı, yüksek frekanslı, yüksek voltajlı bir çıkışa dönüştürür.
2. Ultrasonik dönüştürücü (osilatör): Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren akustik bir cihaz.
3. Amplifikatör: Transdüserin mekanik titreşiminin genliği, önceden tasarlanmış bir kazanç oranı aracılığıyla değiştirilir.
4. Kalıplar (kaynak başlıkları, boynuzlar): Kaynak ve kesme uygulamalarının ihtiyaçlarına göre belirli boyutlara göre özelleştirilmiş ve ultrasonik sistemin rezonans gereksinimlerini karşılayacak akustik özelliklere sahip olarak tasarlanmıştır. Aşağıda, uygulamalardaki parametre ayarlama olgusunu açıklamak için birkaç formül kullanacağım.
Enerji = Genlik * Basınç * Zaman * Sabit K = Güç * Zaman
Yukarıdaki formüller, kaynak ve kesme işlemlerinde ultrasonik dalganın genliğinin (jeneratör üzerinde ayarlanabilir), basıncın (hava basıncı veya elektrik silindir torku, ayrıca yapısal rijitlik ve sertlik) ve dalga yayılım süresinin kaynak ve kesme etkisiyle pozitif yönde ilişkili olduğunu göstermektedir. Başka bir deyişle, ürün iyi kesilmiyorsa, bu parametreler pozitif yönde ayarlanabilir. Bu, bu parametreler ne kadar yüksek olursa o kadar iyi olduğu anlamına mı geliyor? Elbette hayır!
P = K∗A∗f∗δ, burada P, kaynak gücünü temsil eder ve W cinsindendir;
K Bu, büyüklüğü malzemenin ses iletimi ve enerji dağılımıyla ilişkili olan bir sabittir. Bu, genellikle farklı malzemelerin gereksinimleri karşılamak için farklı parametre ince ayarlarına ihtiyaç duyduğunu söylediğimiz anlamına gelir.
A Kaynak kesiminin alanını metrekare (㎡) cinsinden gösterir. Bu, kaynak kesiminin temas yüzeyidir, bu nedenle kesme kenarının uzunluğu ve açısı genellikle bu alanı belirler.
F Burada λ ultrasonik frekanstır; yani teorik olarak daha yüksek frekanslarda kaynak yapmak daha kolaydır. Bununla birlikte, akustik olarak, frekans ne kadar yüksekse, büyük bir genlik elde etmek o kadar zorlaşır; birimi Hz'dir.
D Genlik, metre (m) cinsinden ölçülür. Teorik olarak, daha büyük bir genlik daha iyi kaynak ve kesme performansı sağlar. Bununla birlikte, metalik malzemelerin yorulma ömrü frekans, malzeme özellikleri, gerilim, zaman, basınç ve sertlikle ilişkilidir ve bu nedenle diğer parametrelerden etkilenir.
Ultrasonik kesme ve kaynak sonuçlarını etkileyen altı faktör:
Basınç + Zaman + Mekanik Yapı + Ürün Malzemeleri + Hata Ayıklama
1. Ultrasonik kaynak basıncı
Kaynak yüzeyine uygun basınç uygulanması, kaynak malzemesinin elastik halden plastik hale geçmesine, moleküler ara difüzyonu teşvik etmesine ve kaynaktan kalan havanın uzaklaştırılmasına neden olarak kaynak yüzeyinin sızdırmazlık performansını artırır. Basınç genellikle 0,5 MPa'yı geçmez.
2. Ultrasonik kaynak/kesme süresi (dalga yayılım süresi)
Uygun erime süresi ve yeterli soğuma süresi çok önemlidir. Sabit bir ısı çıkışı ile yetersiz süre, kaynağın eksik kalmasına neden olurken, aşırı süre kaynak bölgesinde deformasyona, cüruf taşmasına ve bazen kaynak yapılmamış bölgelerde sıcak noktalara (renk değişimi) yol açar. Yeterli moleküler difüzyon ve kaynaşmayı garanti etmek için kaynak yüzeyinin tamamen erimiş hale gelmesi için yeterli ısıyı emmesi çok önemlidir. Aynı zamanda, kaynağın yeterli mukavemete ulaşması için yeterli soğuma süresi gereklidir.
3. Ultrasonik genlik
4. Mekanik yapı
Çerçeve imalatının hassasiyeti ve sağlamlığı, özellikle mekanik yapının ürünün hassasiyetiyle uyumlu olması gereken bazı hassas ürünlerde, kaynak etkisini doğrudan etkiler.
5. Ürün Malzemeleri
Kaynak yapılacak parçaların malzemesi, yapısı, kalınlığı ve basınca dayanıklılığı gibi faktörler de kaynak etkisini doğrudan etkiler.
6. Ekipman hata ayıklaması
Sonuç olarak, bir ürünün en iyi ultrasonik kesme ve kaynak sonuçlarını elde etmesi için ekipman hata ayıklaması da önemli bir güvencedir. Çeşitli parametrelerin esnek bir şekilde eşleştirilmesi ve ayarlanması ile mühendisler tarafından yerinde hata ayıklama önemli bir rol oynar.