Configuração dos parâmetros do processo de soldagem ultrassônica
A configuração do parâmetro de processo da soldagem ultrassônica inclui poder de soldagem ultrassônica, frequência ultrassônica, amplitude ultrassônica, pressão de soldagem ultrassônica, tempo de soldagem ultrassônica, etc.
l. Frequência de ultrassom
A frequência de trabalho da soldagem ultrassônica é geralmente de 15-40kHz, e materiais com baixa frequência, como PvC, PE, etc., podem ser soldados com alta frequência, o que pode reduzir os danos ao material. A transferência de energia ultrassônica de alta frequência está concentrada, e a soldagem ultrassônica de alta frequência pode ser usada para algumas partes delicadas. Durante a soldagem ultrassônica, o fenômeno de desafinação do equipamento ultrassônico será causado devido à mudança da carga, o que torna a resistência à soldagem mais forte. Em geral, após a determinação da frequência de funcionamento da máquina de solda, o sistema acústico precisa ser mantido em ressonância.
A seguinte equação pode descrever o poder do ultrassom:
P=μSnv=-2Aω/π=4usaf
Na fórmula, p poder ultrassônico; Pressão estática F; Área conjunta da solda S; v velocidade relativa; Uma amplitude; μ um fator de atrito; w é a frequência angular; f é a frequência de vibração.
2. Amplitude ultrassônica
A soldagem em uma frequência de operação maior e amplitude pode reduzir o tempo de soldagem e melhorar a eficiência do trabalho. Para diferentes materiais, há uma amplitude de soldagem ideal, como mostrado na Tabela 1. A soldagem ultrassônica tem uma pequena amplitude de 20μm. Geralmente é recomendado usar uma amplitude de 40μm. Como a amplitude muito grande muitas vezes causará fadiga e danos à fonte de alimentação ultrassônica, os requisitos de amplitude ultrassônica são consistentes com a fonte de alimentação ultrassônica.
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3. Tempo de soldagem ultrassônica
O tempo de soldagem refere-se ao momento em que a energia ultrassônica é emitida durante o processo de soldagem. O tempo de soldagem é muito curto e a energia não é suficiente para causar uma junta de soldagem confiável. À medida que o tempo de soldagem aumenta, o soldamento pode absorver mais energia, a temperatura da superfície de soldagem aumentará, a área de soldagem aumentará, e a penetração de soldagem aumentará, de modo que a força de soldagem aumentará [22-24]. No entanto, o tempo de soldagem muito longo levará ao derretimento excessivo do material de soldagem e causará mais flash. O fluxo desses derretimentos na área de soldagem é direcional, por isso o fluxo de derretimento demais causará uma diminuição na força. Além disso, o tempo de soldagem muito longo fará com que a temperatura da soldagem seja muito alta, fazendo com que a soldagem queime e degrade, causando marcas de solda na superfície da soldagem, resultando em sobre-soldagem e diminuindo a força. Tempo de soldagem muito longo e muita energia farão com que a temperatura da camada derretida seja muito alta, descoloração, decomposição e embrittlement do plástico soldado; e o estresse da borda de soldagem está concentrado, e o recuo aparece na superfície de soldagem. Portanto, para obter maior resistência à soldagem, é necessário escolher um tempo adequado de soldagem ultrassônica, muito curto e muito longo causará a diminuição da resistência à soldagem.
4. Pressão de soldagem ultrassônica
A pressão de soldagem ultrassônica refere-se à pressão estática aplicada pela cabeça de soldagem à soldagem durante o processo de soldagem, e a aplicação da pressão estática transmite energia ultrassônica ao soldador. Na soldagem ultrassônica, quando o tempo de soldagem é fixo, a pressão está relacionada à superfície de soldagem para formar um contato adequado, o que é um fator muito crítico para a resistência. Dentro de um certo intervalo de pressão, à medida que a pressão aumenta, a força de soldagem aumentará. Quando a pressão de soldagem é baixa, o contato da soldagem não é bom, a energia de atrito não pode ser produzida efetivamente, e a taxa de utilização de energia do ultrassônico é baixa. A pressão mais baixa resultará em menos material derretido na parte soldada, o que torna impossível formar uma solda eficaz. No entanto, quando a pressão de soldagem é muito alta, fará com que o derretimento flua muito rápido, e o derretimento fluirá da força de soldagem, o que reduz a solidificação do derretimento necessário para a formação da cabeça de solda e reduz a resistência à soldagem. A força excessiva causará atrito excessivo, o que enfraquecerá o movimento relativo de atrito entre as soldas, causará carga excessiva na máquina de solda e dificultará a soldagem. A pressão de soldagem tem grande influência na resistência à soldagem durante a soldagem ultrassônica do nylon 66. Uma pressão de soldagem ligeiramente menor pode fazer com que a soldagem produza uma zona mais espessa afetada pelo calor, o que fará com que mais cadeias moleculares, grãos de cristal e fibras se movam perpendiculares à interface de soldagem, e melhorem a resistência à soldagem. Estas juntas soldadas estão sob uma pressão de soldagem de 0,66MPa. A resistência à soldagem pode chegar a 70% do nylon 66. A pressão de soldagem precisa ser combinada com o tempo de soldagem para obter um melhor grau de soldagem. Matsuoka [27] descobriu que para termoplásticos reforçados com fibra de vidro, quando a amplitude de soldagem é mantida constante, o aumento da pressão de soldagem pode reduzir o tempo de soldagem.
5. Comprimento da volta e posição fixa
O comprimento da volta e a posição de fixação durante a soldagem ultrassônica também afetarão a resistência à soldagem. Com o aumento do comprimento da volta no teste de volta única, a força de soldagem será reduzida. Quando o comprimento da volta aumentar, causará a concentração de estresse da parte de solda e reduzirá a resistência. Portanto, para obter a melhor resistência à soldagem, é necessário projetar um comprimento de volta mais curto e escolher um comprimento adequado de acordo com o tipo de articulação. Em geral, o comprimento da volta é muitas vezes fixo. Para atender aos requisitos de força, a junta de volta é curta, a área de soldagem é pequena e a força não é suficiente; a junta de volta é mais longa, e causará desperdício de materiais. Projete o comprimento da volta. Altere os parâmetros de soldagem para obter a melhor resistência à soldagem. Qiu et al. descobriram que na bigorna onde a soldagem é fixada, a distância entre o ponto de fixação e a parte de soldagem afetará a resistência à soldagem. Uma distância mais curta é propícia para melhorar o calor gerado pelo atrito, o que pode melhorar a força da soldagem. Na produção real, as peças de soldagem têm várias formas e a posição de fixação não é adequada. Geralmente, as peças de soldagem são necessárias para serem estáveis no processo de soldagem.
6. Profundidade de soldagem ultrassônica
Durante o processo de soldagem, à medida que o material na posição de soldagem derrete, a posição da cabeça de soldagem continuará a cair, e o material derretido irá difundir e solidificar no final da soldagem. A espessura do material solidificado final é chamada de profundidade de penetração. Em circunstâncias normais, o processo de soldagem pode ser controlado. O deslocamento descendente da cabeça de soldagem controla a profundidade de penetração. A força da soldagem tem uma grande relação com a microestrutura da peça soldada, que está intimamente relacionada com a espessura da camada derretida e a temperatura da parte soldada durante o processo de soldagem. O aumento da pressão de soldagem ou do tempo de soldagem aumentará o derretimento e o fluxo do material durante o processo de soldagem, aumentando assim a profundidade de penetração [29]. A penetração adequada pode aumentar a força de soldagem, mas quando a penetração é muito grande, é frequentemente necessário mais tempo de soldagem, o que causará a soldagem excessiva do material e diminuirá a resistência. Não importa como você altere a pressão e o tempo de soldagem, você precisa provar uma profundidade de penetração adequada, de modo a garantir que a soldagem atinja uma força maior.
7. A influência das barras condutoras ultrassônicas
As costelas guiantes de energia são projetadas nas peças soldadas, que podem concentrar a energia de soldagem, reduzir o tempo de soldagem, reduzir a concentração de estresse da parte de solda e melhorar a resistência à soldagem. As costelas guiadoras de energia comum são na forma de triângulo, retângulo e semicírculo. Na soldagem ultrassônica, juntas de bumbum e juntas de colo são frequentemente usadas para soldagem, e o design de barras guia de energia também é diferente. Como os tendões do guia de energia tendem a concentrar a pressão durante a soldagem e estão sujeitos a mais estresse de vibração, durante o processo de soldagem, a energia é concentrada e concentrada nas barras guia de energia. Sob a ação da pressão, as barras guias de energia primeiro aquecerão e derreterão e se moverão para ambos os lados. Expansão de fluxo [3o]. Liu et al. previram que as peças de soldagem com costelas de guia de energia semi-circular podem ter a maior resistência de soldagem ao soldar com parâmetros adequados de soldagem [31]. Devine[32] sugeriu que as costelas triangulares condutoras de energia com um ângulo de ápice de 90° são adequadas para a maioria dos plásticos amorfos, enquanto as costelas triangulares condutoras de energia com um ângulo de ápice de 60° são adequadas para plásticos semi-cristalinos, e para plásticos semi-cristalinos, condutores O material que pode ser derretido pela costela pode se solidificar à medida que flui, o que pode fazer com que o material seja incompletamente soldada , portanto, o guia de energia não é necessário para soldagem de volta. Além disso, a adição de costelas orientantes de energia aumenta a dificuldade de soldagem e aumenta o custo.
O método de configuração do parâmetro do processo de soldagem ultrassônica precisa seguir rigorosamente a teoria acima e não pode ser ajustado à vontade. Somente quando você entende o princípio e usa equipamento de soldagem ultrassônica você pode se sentir confortável.
