Как генерируется тепло ультразвукового сварочного аппарата?

Технология ультразвуковой сварки обладает преимуществами экономичности, надежности и легкой интеграции с автоматизацией и является распространенной технологией для сварки пластмасс.

В отличие от традиционных источников тепла, которые выделяют тепло при непосредственном контакте с пластиком, ультразвуковые медные соединения выделяют тепло путем распыления.

1. Амплитуда, частота и длина волны

При ультразвуковой сварке продольные волны распространяются с высокой частотой, что приводит к механическим колебаниям малой амплитуды. Электрическая энергия сварочного аппарата преобразуется в механическую энергию возвратно-поступательного движения. Чтобы понять взаимосвязь между амплитудой, частотой и длиной волны и то, как они связаны с выделением тепла, нам необходимо определить основные компоненты ультразвукового сварочного аппарата.

Основными компонентами ультразвукового сварочного аппарата являются источник питания, преобразователь, амплитудный модулятор (иногда называемый преобразователем амплитуды) и сварочная головка. Генератор преобразует источник питания 50-60Гц с напряжением 120В/240В в источник питания 20-40кГц с напряжением 1300В. Эта энергия подается в датчик, который преобразует электрическую энергию в механические колебания с помощью пьезоэлектрической керамики в форме диска, которая создает деформационное смещение при пропускании через него высокочастотного тока.

Преобразователь передает вибрацию на амплитудный модулятор. Амплитудный модулятор усиливает амплитуду ультразвуковых волн и продолжает передавать их на сварочную головку. Наконечник припоя продолжает усиливать амплитуду ультразвуковых волн и вступает в контакт с деталью.

Энергия передается в места расположения сварочных стержней двух частей сборки. Поскольку электрод спроектирован как точка, в которой концентрируется энергия, при трении под давлением выделяется тепло. Тепло генерируется трением между верхней и нижней поверхностями материала и между молекулами внутри материала. Тепло от трения расплавляет верхнюю и нижнюю части и соединяет их вместе в месте сварки.

2. Знайте скорость нагрева

Для одного и того же материала скорость нагрева определяют три фактора: частота, амплитуда и сварочное давление. Для существующих устройств, таких как 15 кГц, 20 кГц, 30 кГц или 40 кГц, частота фиксирована. Таким образом, скорость нагрева обычно может быть изменена сварочным давлением. Как правило, чем выше давление, тем выше скорость нагрева. Также можно менять амплитуду, как и давление, чем выше амплитуда, тем быстрее нагрев.

Конечно, чрезмерное давление и амплитуда также могут отрицательно сказаться на качестве сварки, например, на разрушении материала, утечках, трещинах и разливах. Поэтому ультразвуковая сварка требует процесса оптимизации параметров процесса. После того, как параметры процесса сварки определены, процесс сварки может обеспечить стабильную производительность с высокой скоростью и высокой прочностью. Именно поэтому ультразвуковая сварка широко используется в массовом производстве.

3. Время, расстояние, мощность и энергия

Тепло, необходимое для сварки, зависит от типа материала, конструкции сварного шва и характеристик оборудования. Традиционным методом термоконтроля является сварка по временному режиму, то есть сварка в течение определенного времени, например, 0,2–1 с (обычно менее 1 с). Однако современное ультразвуковое сварочное оборудование часто также позволяет настраивать и контролировать расстояние сварки, мощность и энергию. Надлежащим образом обученные операторы также могут настраивать параметры для получения стабильных результатов сварки в зависимости от реальных условий и различных материалов. Это также значительно повышает гибкость и надежность сварки.