Como a máquina de solda ultrassônica gera calor?
A tecnologia de soldagem ultrassônica é uma tecnologia comum no campo da soldagem de plásticos devido às suas vantagens de economia, confiabilidade e fácil integração de automação. Ao contrário das fontes de calor tradicionais, que geram calor em contato direto com o plástico, a soldagem ultrassônica gera calor por fricção.
1. Amplitude, frequência e comprimento de onda
Na soldagem ultrassônica, as ondas longitudinais são transmitidas na forma de altas frequências, resultando em vibrações mecânicas de baixa amplitude. A energia elétrica da máquina de solda é convertida em energia mecânica para movimento alternativo. Para entender a relação entre amplitude, frequência e comprimento de onda, e como eles se relacionam com a geração de calor, precisamos entender os principais componentes de uma máquina de solda ultrassônica.
Os principais componentes de uma máquina de solda ultrassônica são um gerador de energia, um transdutor, um modulador de amplitude (às vezes chamado de chifre) e um cabeçote de solda. O gerador de energia converte uma fonte de alimentação de 50-60Hz com voltagem de 120V/240V em uma fonte de alimentação operando em 20-40Khz com voltagem de 1300V. Essa energia é fornecida ao transdutor, que utiliza a cerâmica piezoelétrica em forma de disco para converter a energia elétrica em vibração mecânica, ou seja, quando uma corrente de alta frequência passa pela cerâmica piezoelétrica, a cerâmica piezoelétrica irá gerar deslocamento de deformação.
O conversor transmite a vibração para o modulador de amplitude. O modulador de amplitude amplifica a amplitude da onda ultrassônica e continua a transmiti-la ao cabeçote de soldagem. A buzina continua a amplificar a amplitude das ondas ultrassônicas e faz contato com a peça.
Em última análise, a energia é transferida para os locais das nervuras soldadas das duas partes do conjunto. Como a nervura de soldagem é projetada com uma ponta afiada, a energia é concentrada na ponta da ponta e o calor de fricção é gerado sob a pressão. Este calor é gerado por dois tipos de atrito, um é o atrito superficial entre os materiais da parte superior e inferior, e o outro é o atrito intermolecular dentro do material. É o calor gerado pelo atrito que faz com que as partes superior e inferior derretam e se unam no local de soldagem.
2. Entenda a taxa de aquecimento
Para o mesmo material, três fatores determinam a taxa de aquecimento: frequência, amplitude e pressão de soldagem. Para equipamentos existentes, como máquinas de 15Khz, 20Khz, 30Khz ou 40Khz, a frequência é fixa. Portanto, a taxa de aquecimento geralmente pode ser alterada com a pressão de soldagem. Geralmente, quanto maior a pressão, mais rápida a taxa de aquecimento. Alternativamente, você pode variar a amplitude, como com a pressão, quanto maior a amplitude, mais rápida a taxa de aquecimento.
Obviamente, pressão e amplitude excessivas também podem afetar adversamente a qualidade da solda, como causar degradação do material, vazamentos, rachaduras e rebarbas. Portanto, a soldagem ultrassônica requer um processo de otimização dos parâmetros do processo. Depois que os parâmetros são determinados, o processo de soldagem pode alcançar uma saída estável com velocidade rápida e alta resistência de soldagem. É por isso que a soldagem ultrassônica é amplamente utilizada na produção em massa.
3. Tempo, Distância, Potência e Energia
A quantidade de calor necessária para a soldagem depende do tipo de material, projeto de solda e especificações do equipamento. O método tradicional de controle de calor é soldar por modo de tempo, ou seja, soldar por um determinado tempo, como 0.2-1s (geralmente menos de 1s). No entanto, com os equipamentos de soldagem ultrassônicos atuais, muitas vezes é possível definir e monitorar a distância, a potência e a energia da soldagem. Com operadores devidamente treinados, os ajustes dos parâmetros também podem ser feitos de acordo com as condições reais e diferentes materiais, resultando em resultados de soldagem consistentes. Isso também melhora muito a flexibilidade e a confiabilidade da soldagem.
