Osnovni princip ultrazvučnog zavarivanja je pretvaranje visokofrekventne električne energije u visokofrekventnu vibracijsku mehaničku energiju. Ova klipna vibracija prenosi se na termoplastiku ili metal, a trenje i toplina stvaraju se na površini plastike i plastike, plastike i metala ili metala i metala. U ultrazvučnom zavarivanju, trenje stvara toplinu za spajanje dviju površina materijala. U ultrazvučnom zakivanju glava za zavarivanje kontrolira protok rastaljene plastike, oblikovanje i prešanje dijelova. U ultrazvučnoj montaži matice, glava za zavarivanje uvlači metalnu maticu u plastiku. Ultrazvučni sustav za zavarivanje ima razne mogućnosti konfiguracije, uključujući različite frekvencije (15Khz-50Khz), različite snage (600W-4800W) i razne oblike, kao što su pneumatski ultrazvučni aparati za zavarivanje, servo ultrazvučni aparati za zavarivanje, ručni aparati za zavarivanje, ne- standardni aparati za zavarivanje, metalni ultrazvučni aparat za zavarivanje i tako dalje.
Također postoje mnogi čimbenici koji utječu na uspjeh ultrazvučnog zavarivanja: kalup (uključujući gornju glavu za zavarivanje i donji donji kalup), učestalost, materijal, dizajn zavara, parametri zavarivanja i brizganje dijelova.
1. Frekvencija sustava za zavarivanje Učestalost tipičnog ultrazvučnog sustava za zavarivanje je 15Khz, 20Khz, 30Khz, 35Khz i 40Khz. Potrebno je odabrati prikladnu učestalost zavarivanja prema zahtjevima veličine proizvoda, vrsta unutarnjih komponenata, čvrstoće i izgleda. Općenito, možete se pozvati na sljedeća načela:
Za zavarivanje ljuskom malih i preciznih elektroničkih proizvoda (uključujući PCB ploče i mikroelektronske komponente), za zavarivanje koristite visokofrekventni aparat za zavarivanje od 40Khz. Aparat za zavarivanje od 40 Khz ima manju amplitudu i minimalni tlak za zavarivanje, što može izbjeći oštećenje unutarnjih elektroničkih komponenata proizvoda.
Za proizvode koji su mali i zahtijevaju izgled površine klase A. Zavaren je aparatom za zavarivanje od 40Khz, koji može poboljšati izgled zbog male amplitude i pritiska.
Za zavarivanje dijelova srednje veličine i velike veličine upotrijebite niskofrekventni aparat za zavarivanje 15Khz ili 20Khz.
Za mekše materijale kao što su PP i proizvodi sa tankim zidovima slabe krutosti, za zavarivanje se koristi aparat za zavarivanje s niskom frekvencijom i velikom amplitudom od 15Khz.
Za zavarivanje u dalekim poljima, odnosno glava za zavarivanje je daleko od šava za zavarivanje, na primjer, kada je veća od 12 mm, za zavarivanje se koristi aparat za zavarivanje od 15 Khz s niskom frekvencijom i velikom amplitudom.
Aparat za zavarivanje od 20Khz pogodan je za zavarivanje većine proizvoda male do srednje veličine, a ujedno je i trenutno najčešće korištena ultrazvučna frekvencija.
2. Materijal Ultrazvučno zavarivanje plastike prikladno je samo za zavarivanje termoplasta. Budući da se mogu topiti u određenom temperaturnom rasponu. Termoreaktivna plastika razgrađuje se zagrijavanjem i ne može se zavariti ultrazvukom.
Zavarljivost termoplasta ovisi o krutosti materijala ili modulu elastičnosti, gustoći, koeficijentu trenja, toplinskoj vodljivosti, specifičnom toplinskom kapacitetu, temperaturi staklenog prijelaza Tg ili temperaturi taljenja Tm.
Općenito govoreći, kruta plastika pokazuje izvrsne performanse zavarivanja na daljinu, jer lakše prenosi energiju vibracija. Međutim, meku plastiku s niskim modulom elastičnosti teže je zavariti jer umanjuje ultrazvučne vibracije. Suprotno vrijedi za ultrazvučno zakivanje ili točkovno zavarivanje. Što je plastika mekša, to je lakše zakivanje ili točkasti zavarivanje.
Općenito se plastika može podijeliti u dvije vrste: nekristalnu (amorfnu) i kristalnu. Ultrazvučna energija se lako prenosi u amorfnim materijalima, pa je amorfna plastika laka za ultrazvučno zavarivanje. Ultrazvučna energija se ne prenosi lako u kristalnim materijalima, pa su pri zavarivanju kristalne plastike potrebne veće amplitude i energija, a zavar mora biti pažljivo dizajniran.
Čimbenici koji mogu dodatno utjecati na lemljivost uključuju sadržaj vlage, sredstva za oslobađanje plijesni, maziva, plastifikatore, pojačivače punila, pigmente, usporivače gorenja i druge aditive, kao i stvarni stupanj smole. Uz to treba napomenuti da je stupanj kompatibilnosti različitih materijala različit. Neki materijali imaju određeni stupanj kompatibilnosti između određenih razreda, dok su drugi nekompatibilni.
Na kraju, razmislite je li zavarivanje zavarivanje u blizini polja ili u zavarivanju na daljini. Kada je udaljenost od položaja gdje glava za zavarivanje dodiruje dio do rebra za zavarivanje manja od 6 mm, naziva se zavarivanje u blizini polja. Veći od 6 mm' naziva se zavarivanjem u dalekom polju. Što je veća udaljenost, veće je slabljenje vibracija i teže je zavarivati.
3. Dizajn zavarivačkih spojeva Najvažniji i najvažniji čimbenik koji utječe na ultrazvučno zavarivanje je dizajn zglobova. Kad su dijelovi u fazi projektiranja, inženjeri bi trebali pažljivo razmotriti i procijeniti. Zavareni spojevi imaju različite dizajne, svaki sa svojim karakteristikama i prednostima. Izbor dizajna ovisi o vrsti plastike, geometriji dijela, zahtjevima za zavarivanje, mogućnostima brizganja i zahtjevima izgleda.
Tipični dizajn spojeva: trokutasti dizajn rebara za vođenje energije. Ovo je najčešće korišten dizajn u ultrazvučnom zavarivanju i najlakši dizajn za ubrizgavanje. Karakterizira ga mali podignuti trokut na ravnini, a vrh trokuta je 90 ili 60 stupnjeva. Budući da je njegov dizajn oštrih točaka lako voditi i koncentrirati energiju vibracija, naziva se rebrima za vođenje energije.
Dizajn stepeničnog šava jednostavan je za injekcijsko prešanje, gornji i donji dijelovi mogu se postaviti sami, čvrstoća zavarivanja je velika, a rastaljeni materijal teče u vertikalni razmak.
Dizajn šavova s ožljebljenim gornjim i donjim dijelovima mogu se postaviti sami, s velikom čvrstoćom, dobrim karakteristikama brtvljenja i bez treperenja iznutra i izvana. Nedostatak je u tome što je potrebna određena debljina stjenke.
Dizajn reznog šava obično se koristi za zavarivanje manjih proizvoda koji zahtijevaju brtvljenje velike čvrstoće, a posebno je pogodan za zavarivanje kristalne plastike.
Zglobovi šalova, koji se obično koriste na dijelovima okruglog ili eliptičnog oblika, pružaju visoku čvrstoću i visoko brtvljenje, a posebno su pogodni za zavarivanje kristalne plastike.
Kako biste utvrdili koji dizajn zavara odgovara vašem proizvodu, obratite se inženjeru ili prodavaču proizvođača ultrazvuka.
4. Alat i glava za zavarivanje Općenito govoreći, kupci će odabrati glavu alata i zavarivanja iste marke kao i aparat za zavarivanje. U stvari, možete slobodno odabrati alate i glavu za zavarivanje koje nude druge marke, pod uvjetom da je frekvencija glave za zavarivanje jednaka frekvenciji opreme.
Materijal glave za zavarivanje može odabrati leguru aluminija, leguru titana i tvrdo legirani čelik. Materijali za alate mogu odabrati aluminijsku leguru, nehrđajući čelik i smolu. Kako odabrati materijal, općenito treba uzeti u obzir vrstu plastike, sadržaj staklenih vlakana u materijalu, strukturu i veličinu spoja, čvrstoću zavarivanja i vijek trajanja. Na primjer, da bi se produžio životni vijek, prikladan je izbor glave za zavarivanje od karbidnog čelika.
