פרמטרים של תהליך ריתוך קולי

פרמטרים של תהליך ריתוך קולי

פרמטרי התהליך העיקריים של ריתוך אולטרסאונד הם: משרעת, זמן ריתוך, זמן לחץ אחיזה, לחץ ריתוך, תדר וכו '. מפרט הריתוך הטוב ביותר תלוי ברכיבים שיש לרתך ובציוד הריתוך המשמש. התאמת פרמטרי הריתוך תלויה בגודל ובנוקשות החלק, במיוחד המרחק בין נקודת המגע של ראש הריתוך למפרק הריתוך. יכולת הריתוך מוגבלת על ידי יכולת ה-&# 39 של הפלסטיק להעביר רטט אולטרסאונד (והחלקים אינם פגומים).

תדר 1

תדרים נפוצים עבור אולטרסאונד הם 20, 30, ו 40 קילוהרץ, ו 15 קילוהרץ משמש לעתים קרובות עבור פלסטיק גבישי למחצה. 20 קילוהרץ הוא התדר הקולי הנפוץ ביותר, מכיוון שקל להגיע למשרעת ולעוצמה הדרושים להמיסת תרמופלסטיים בתדר זה, אך היא עשויה לייצר הרבה רעידות מכניות שקשה לשלוט בהן, והכלי הופך לגדול מאוד. תדירות גבוהה יותר (40 קילוהרץ) המייצרת פחות רטט אפשרית, והיא משמשת בדרך כלל לריתוך פלסטיק הנדסי ולפולימרים מחוזקים. היתרונות של ציוד ריתוך בתדירות גבוהה כוללים: רעש נמוך, גודל חלקים קטן, הגנה משופרת על חלקים (עקב הפחתת מתח מחזורי וחימום לא סלקטיבי של האזור החיצוני של ממשק המפרק), בקרת אנרגיה מכנית משופרת, לחץ ריתוך נמוך ומהיר יותר. מהירות עיבוד. החיסרון הוא שקשה לבצע ריתוך בשדה הרחוק בגלל גודל החלקים הקטן, יכולת ההספק המופחתת והמשרעת המופחתת. בדרך כלל משתמשים במכונות ריתוך קולי בתדירות גבוהה יותר לריתוך חלקים קטנים ומדויקים (כגון מתגים חשמליים) וחלקים הדורשים פחות השפלה של חומרים. רתך 15 קילוהרץ יכול לרתך במהירות את רוב התרמופלסטים, ברוב המקרים, פחות השפלה של חומרים מאשר רתך 20 קילוהרץ. ניתן לרתך ביעילות חלקים שבקושי ניתן לרתך עם 20 קילוהרץ (במיוחד אלה העשויים טכנולוגיה וציוד גומי ופלסטיק ביצועים גבוהים) עם 15 קילוהרץ. בתדרים נמוכים יותר, ראש הריתוך אורך תהודה ארוך יותר וניתן להגדיל אותו בכל הממדים. יתרון חשוב נוסף בשימוש ב -15 קילוהרץ הוא שבהשוואה לשימוש בתדרים גבוהים יותר, זה מקטין מאוד את ההחלשה של גלי קולי בפלסטיקה, ומאפשר ריתוך של פלסטיק רך יותר ומרחקים גדולים יותר בשדה הרחוק.

משרעת 2

ריתוך מוצלח תלוי במשרעת התקינה של קצה ראש הריתוך. עבור כל שילובי ראש הצופר / ריתוך, המשרעת קבועה. בחר את המשרעת בהתאם לחומר שיש לרתך כדי להשיג מידת התכה מתאימה. באופן כללי, פלסטיק חצי גבישי דורש יותר אנרגיה מאשר פלסטיק שאינו גבישי, ולכן דורש משרעת גדולה יותר של קצה הקצה. בקרת תהליכים במכונות ריתוך קולי מודרניות מאפשרת הדרגתיות. המשרעת הגבוהה משמשת להתחלת ההיתוך, והמשרעת הנמוכה משמשת לשליטה על צמיגות החומר המותך. הגדלת המשרעת תשפר את איכות הריתוך של החלק בעיצוב מפרק הגזירה. עבור מפרקי קת, ככל שהמשרעת עולה, איכות הריתוך משתפרת וזמן הריתוך פוחת. בריתוך אולטרסאונד עם מוטות אנרגיה, קצב אובדן החום הממוצע (Qavg) תלוי במודול ההפסד המרוכב (Eʺ), בתדירות (ω) ובמתח הפעולה (ε 0) של החומר: Qavg=ωε 02 Eʺ / 2

מודול ההפסד המרוכב של תרמופלסטים קשור קשר הדוק לטמפרטורה. כאשר מגיעים לנקודת ההיתוך או לטמפרטורת מעבר הזכוכית, מודול ההפסד גדל ואנרגיה רבה יותר מומרת לחום. לאחר תחילת החימום, הטמפרטורה בממשק הריתוך עולה בחדות (עד 1000 ℃ / s). זן הפעולה פרופורציונלי למשרעת ראש הריתוך, כך שניתן לשלוט בחימום ממשק הריתוך על ידי שינוי המשרעת. משרעת היא פרמטר חשוב השולט בקצב הזרימה של שחול תרמופלסטי. כאשר המשרעת גבוהה, מהירות החימום של ממשק הריתוך גבוהה יותר, הטמפרטורה עולה והחומר המותך זורם מהר יותר, מה שמוביל לעלייה בכיוון המולקולרי, מספר רב של הבזקים ועוצמת הריתוך נמוכה יותר. יש צורך במשרעת גבוהה כדי להתחיל להתמוסס. משרעת נמוכה מדי מייצרת התכה לא אחידה והתמצקות מוקדמת. כאשר המשרעת מוגברת, נצרכת כמות גדולה יותר של אנרגיית רטט בתרמופלסט, והחלקים לריתוך נתונים ללחץ גדול יותר. כאשר המשרעת קבועה לאורך מחזור הריתוך, משתמשים בדרך כלל במשרעת הגבוהה ביותר שלא תגרום נזק יתר לחלקים לרתך. עבור פלסטיק גבישי כגון פוליאתילן ופוליפרופילן, ההשפעה של המשרעת גדולה בהרבה מאשר עבור פלסטיקים שאינם גבישי כגון ABS ופוליסטירן. זה יכול להיות בגלל הצורך באנרגיה רבה יותר להמסה ולריתוך של פלסטיק גבישי. ניתן לכוונן את המשרעת באופן מכני (על ידי החלפת צופר או ראש ריתוך) או חשמלית (על ידי שינוי המתח המסופק למתמר). בפועל, כיוונון המשרעת הגדול יותר נוקט בשיטה מכנית והדק יותר משתמש בשיטה חשמלית. חומרים עם נקודת התכה גבוהה, ריתוכים בשדה רחוק ופלסטיק גבישי למחצה דורשים בדרך כלל משרעת גדולה יותר מפלסטיק שאינו גבישי וריתוך קרוב לשדה. טווח המשרעת הכולל האופייני של פלסטיק אמורפי הוא 30-100 מיקרומטר, ואילו פלסטיק גבישי הוא 60-125 מיקרומטר. פרופיל משרעת יכול להשיג זרימת התכה טובה ועוצמת ריתוך גבוהה עקבית. עבור משרעת וכוח משולבים, משרעת וכוח גבוהים משמשים להתכה, ואז משרעת וכוח יורדים כדי להפחית את הכיוון המולקולרי לאורך קו הריתוך.

3 זמן ריתוך

זמן הריתוך הוא הזמן בו מפעילים רטט. זמן הריתוך המתאים לכל יישום נקבע על ידי ניסוי. הגדלת זמן הריתוך תגדיל את חוזק הריתוך עד להשגת הזמן האופטימלי. עלייה נוספת בזמן הריתוך תביא לירידה בחוזק הריתוך או לעלייה קלה בלבד בחוזק, כשבמקביל היא תגדיל את פלאש הריתוך ותגדיל את האפשרות לכניסת חלקים. חשוב להימנע מריתוך יתר, מכיוון שהוא יפיק הבזק מוגזם שיש לגזוז אותו, מה שעשוי להפחית את איכות הריתוך וליצור נזילות בחלקים שיש לאטום. ראש הריתוך עלול לשרוט את פני השטח. לזמני ריתוך ארוכים יותר, התכה ושבר עשויים להתרחש גם בחלקים הרחק מאזור המפרק, במיוחד בחורים, בקווי הריתוך ובפינות החדות בחלק המעוצב.

4 זמן החזקה

זמן לחץ אחיזה מתייחס לזמן הנומינלי של החלקים להתמזג ולהתמצק בלחץ ללא רעידות לאחר הריתוך. ברוב המקרים, זה לא פרמטר קריטי, 0.3 ~ 0.5 שניות הוא בדרך כלל מספיק, אלא אם כן העומס הפנימי קל לפרק את החלק המרותך (כגון קפיץ סליל שנדחס לפני הריתוך).

5 לחץ

לחץ הריתוך מספק את הכוח הסטטי הנדרש לחיבור בין ראש הריתוך לחלק כך שניתן יהיה להעביר רטט לחלק. כאשר החומר המותך במפרק מתמצק בשלב החזקת הלחץ של מחזור הריתוך, אותו עומס סטטי מבטיח את שילוב החלקים. קביעת הלחץ האופטימלי חיונית לריתוך טוב. אם הלחץ נמוך מדי, זה יגרום לזרימת התכה לקויה או לא מספקת בהעברת אנרגיה, מה שיוביל למחזורי ריתוך ארוכים מיותרים. הגדלת לחץ הריתוך תפחית את זמן הריתוך הנדרש להשגת אותה תזוזה. אם הלחץ גבוה מדי, זה יגרום לכיוון מולקולרי לאורך כיוון הזרימה ויפחית את חוזק הריתוך, מה שעלול לגרום לכניסת חלקים. במקרים קיצוניים, אם הלחץ גבוה מדי יחסית למשרעת קצה ראש הריתוך, הוא עלול להעמיס ולעצור את ראש הריתוך. בריתוך קולי, משרעת גבוהה דורשת לחץ נמוך, ומשרעת נמוכה דורשת לחץ גבוה. ככל שהמשרעת עולה, מתח הלחץ המקובל מצטמצם. לכן, הדבר החשוב ביותר למשרעת גבוהה הוא למצוא את הלחץ הטוב ביותר. רוב הריתוך הקולי מתבצע בלחץ קבוע או בכוח קבוע. עבור מכשירים מסוימים, ניתן לשנות את הכוח במהלך המחזור, כלומר לבצע פרופיל כוח, וכוח הריתוך מופחת במהלך החלת אנרגיה אולטראסונית על החלק. לחץ הריתוך או הכוח שנופל בסוף מחזור הריתוך מפחית את כמות החומר המוחלחץ מהמפרק, מאריך את זמן הדיפוזיה בין מולקולות, מפחית את האוריינטציה המולקולרית ומגביר את חוזק הריתוך. עבור חומרים בעלי צמיגות התכה נמוכה יותר הדומה לפוליאמיד, הדבר עשוי להגדיל מאוד את חוזק הריתוך.

6 מצב ריתוך

ריתוך לפי הזמן נקרא תהליך לולאה פתוחה. החלקים לרתך מורכבים במתקן לפני שראש הריתוך נופל ונוגע. ואז הגל הקולי פועל על הרכיב למשך פרק זמן קבוע, בדרך כלל 0.2 עד 1 שניות. ריתוך מוצלח לא התרחש במהלך תהליך זה. ריתוך מוצלח הוא מצב אידיאלי בהנחה שזמן ריתוך קבוע גורם לכמות קבועה של אנרגיה לפעול על המפרק, וכתוצאה מכך כמות התכה מבוקרת. למעשה, הכוח הנקלט על ידי שמירה על המשרעת ממחזור אחד למשנהו אינו זהה. זאת בשל מספר גורמים (כגון ההתאמה בין שני חלקים). מכיוון שאנרגיה משתנה עם כוח וזמן, והזמן קבוע, האנרגיה המיושמת תשתנה מחלק אחד למשנהו. לייצור המוני שבו עקביות חשובה, זה בהחלט לא רצוי. ריתוך אנרגיה הוא תהליך לולאה סגורה עם בקרת משוב. תוכנת מכונות קולי מודדת את הכוח הנספג ומתאימה את זמן העיבוד כדי לספק את קלט האנרגיה הנדרש למפרק. ההנחה של תהליך זה היא שאם האנרגיה הנצרכת על ידי כל ריתוך זהה, כמות החומר המותך במפרק זהה בכל פעם. עם זאת, המצב בפועל הוא שיש אובדן אנרגיה בערכת הריתוך ובמיוחד בממשק שבין ראש הריתוך לחלק. כתוצאה מכך, חלקים מסוימים עשויים לקבל יותר אנרגיה מאחרים, מה שעלול לגרום לחוזק ריתוך לא עקבי. ריתוך לפי מרחק מאפשר לחבר חלקים בעומק ריתוך ספציפי. אופן פעולה זה אינו תלוי בזמן, באנרגיה הספוגה או בכוח, ומפצה על חריגות ממדיות בחלק היצוק, ובכך מבטיח בצורה הטובה ביותר כי אותה כמות פלסטיק נמס במפרק בכל פעם. על מנת לשלוט על האיכות, ניתן לקבוע מגבלה על האנרגיה או הזמן המשמש ליצירת הריתוך