Strukturell sammansättning av ultraljudssvetsmaskin
Ultraljudssvetsutrustning består av press, generator, givare, horn, svetshuvud och verktyg för verktygsstöd för delar.
1 Ultraljudsgenerator
Funktionen för ultraljudgeneratorn är att omvandla effektfrekvensen (50 Hz eller 60 Hz) till ultraljudsspänningen. Mikroprocessorn styr svetscykeln och matar tillbaka nyckelsvetsinformation till användaren via användargränssnittet. Användargränssnittet tillåter också operatören att ange de svetsparametrar som krävs.
Ultraljudssvetsare av plast
2 Svetsstapel / Akustiskt energisystem Svetsstapeln ger ultraljudsmekanisk vibration, som i allmänhet består av tre delar: givare, horn och svetshuvud, och är fixerad på svetspressen i mitten av hornet. Svetssatsen är en resonator som liknar en stämgaffel. Svetssatsens resonansfrekvens måste stämma nära med frekvensen för den elektriska signalen från generatorn (med en skillnad på mindre än 30 Hz).
2.1 Givare
Den inversa piezoelektriska effekten omvandlar ultraljudsspänningen från generatorn till mekanisk ultraljudsvibration med samma frekvens. Den består av flera piezoelektriska keramiska ark inklämda mellan två metallblock (vanligtvis titan). Det finns en tunn metallplatta mellan arken för att bilda elektroder. När den sinusformade elektriska signalen matas till givaren via elektroden expanderar det piezoelektriska arket och dras samman, vilket ger en axiell topp-till-topp-rörelse på 15-20 μm. Omvandlaren är en precisionsenhet och bör hanteras med försiktighet.
2.2 Horn
Hornet har två funktioner. Dess huvudsakliga funktion är att förstärka den mekaniska vibrationen som genereras i änden av givaren och överföra vibrationen till svetshuvudet. En annan funktion är att ge en position för fixeringssatsen på svetspressen. När ultraljudsenergi appliceras på givaren expanderar hornet också och dras samman. Liksom de andra delarna i svetssatsen är hornet en avstämningsanordning, så det måste också resonera vid en viss frekvens för att överföra ultraljudsenergi från givaren till svetshuvudet. För att fungera effektivt måste hornet ha en halv våglängd eller en heltalmultipel av ultraljudsvågens halvvåglängd i sitt tillverkningsmaterial. Generellt halv våglängd.
2.3 Svetshuvud
Svetshuvudet är den del av svetssatsen som ger energi till de delar som ska svetsas. Liksom hornet är svetshuvudet också en avstämningsanordning och mekanisk förstärkning tillhandahålls också i de flesta applikationer. Svetshuvudets längd måste vara ultraljudsvågens halvvåglängd eller halvvåglängd i dess tillverkningsmaterial
En heltal multipel av. Detta säkerställer att svetshuvudets ände har tillräcklig amplitud för att uppnå svetsning. Amplituden är i allmänhet 30 ~ 120 μm. Delarna som ska svetsas och fogen bestämmer svetshuvudets storlek och stil. Svetshuvudets form är mycket viktig, eftersom spänningen orsakad av svetshuvudets axiella expansion och sammandragning kan orsaka sprickbildning vid hög amplitud. I vissa applikationer bearbetas svetshuvudet med flera axiella slitsar. Detta för att säkerställa att den maximala amplituden är i längdriktningen. Svetshuvudets ände överför ultraljudsenergi till delarna som ska svetsas. Ändarna ska vara speciellt utformade för att matcha delarna för att säkerställa maximal energiöverföring mellan svetshuvudet och delarna. Vanligtvis görs änden på svetshuvudet till en profil som matchar delens kontur.
För att förhindra fördjupning och minska slitage måste aluminium pläteras med nickel eller krom. När slaghållfasthet eller slitstyrka krävs och vid svetsning av fyllda plast- eller inbäddade metallinsatser krävs svetshuvuden av stål. Stålsvetshuvud har låg utmattningshållfasthet och används endast vid tillfällen med låg amplitud. Komplexa delar, specialformade eller stora delar kräver vanligtvis sammansatta svetshuvuden (barn-kvinnliga svetshuvuden). Vid denna tidpunkt är bassvetshuvudet tillverkat av aluminium, titan eller stål sekundära svetshuvuden är anslutna till bassvetshuvudet och styrenergin.
3 Tryck på
Pressen används för att fixera svetssatsen och applicera den kraft som krävs för svetsning. Den består av en bas för fixering av fixturen och en luftcylinder för att applicera kraft. Pressen är utrustad med en manometer och en reglerventil för att justera svetskraften. Det bör noteras att det specifika mättrycket som ställts in på en ultraljudssvetsutrustning inte nödvändigtvis är detsamma som svetskraften som tillhandahålls av en annan svetsare med samma mättryck. Svetskraften bör kalibreras med en manometer för att direkt jämföra svetskraften mellan olika svetsare. Det finns också en flödesreglerventil på pressen för att justera hastigheten på svetshuvudet som närmar sig den del som ska svetsas. Vissa svetsutrustningar använder ett elektromagnetiskt krafttryckssystem för att ersätta den traditionella cylindern, vilket bättre kan kontrollera inflygningshastigheten, vilket är fördelaktigt vid svetsning av små eller precisionsdelar.
4 Stödverktyg
Pressbotten fixerar verktyget som stöder delarna under svetsprocessen. Stödverktyget är speciellt utformat för att förhindra att den nedre delen rör sig när ultraljud appliceras. Det bearbetas vanligtvis till en form som matchar detaljens ytkontur. Armaturer sträcker sig från enkla till komplexa, beroende på delens design. De nedre delarna måste vara ordentligt placerade och stödda. Armaturen eller basen ska vara justerbar för att säkerställa att delen är vinkelrät mot svetshuvudet. Armaturen kan bearbetas av flera material. Rostfritt stål är det bästa valet eftersom det är lätt att bearbeta och polera. Speciella fixturer kan nu behandlas direkt via CAD-data. Större, komplexa, udda-formade eller små satsdelar fastspänns vanligtvis genom gjutning av mjuk polyuretan.
