اصل کار دستگاه جوش اولتراسونیک پلاستیک
مفهوم و طبقه بندی امواج صوتی
امواج ناشی از اختلالاتی هستند که از نقطه خاصی شروع می شوند و به روشی از پیش تعیین شده منتشر یا به نقاط دیگر منتقل می شوند. موج صوتی انتشار انرژی ارتعاشی در محیط الاستیک است که نوعی موج مکانیکی الاستیک است. در یک محیط سیال یا جامد، هنگامی که نقطه جرم از وضعیت تعادل خود منحرف می شود، باعث ایجاد نیروی بازگرداننده الاستیک در داخل محیط می شود. این نیروی بازگردان الاستیک با اینرسی سیستم همراه می شود، به طوری که ارتعاش نقطه جرم متوسط به طور مداوم به نقاط جرم مجاور منتقل می شود و در نتیجه امواج صوتی تولید و منتشر می شود. امواج صوتی یک موج مکانیکی الاستیک هستند. محدوده فرکانسی امواج صوتی که گوش انسان می تواند بشنود معمولا بین 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز است که به آن صدای شنیدنی می گویند. امواج صوتی با فرکانس 2×104Hz-2×109Hz امواج مافوق صوت و امواج صوتی با فرکانس کمتر از 20Hz امواج فروصوت نامیده می شوند. (موج مادون صوت). این صداهای نامفهوم تأثیر قابل توجهی بر زندگی انسان دارند و همچنین دارای طیف گسترده ای از کاربردها و چشم انداز توسعه هستند.
| فرکانس / هرتز | امکانات | |
| مادون صوت | 〈20 | گوش انسان نمی شنود، تضعیف انتقال بسیار کم است و فاصله انتقال بسیار طولانی است. |
| صدای شنیدنی | 20-2×104هرتز | با گوش انسان قابل شنیدن است |
| سونوگرافی | 2×104هرتز-2×109هرتز | فرکانس انتشار زیاد است، جهت انتشار قوی است، ارتعاش متوسط قوی است و انتشار در سیال می تواند باعث ایجاد کاویتاسیون شود. |
| سونوگرافی | 2×109هرتز-2×1012هرتز | تضعیف انتشار زیاد است، طول موج کوتاه است و باند فرکانس تقریباً با مایکروویو مطابقت دارد. |
سونوگرافی با امواج صوتی معمولی در مشخصات زیر متفاوت است: فرکانس بالا، طول موج کوتاه، انرژی زیاد، بازتاب، شکست، رزونانس و از دست دادن انرژی در طول فرآیند انتشار.
اصل و فرآیند جوشکاری پلاستیک اولتراسونیک
جوش پلاستیک اولتراسونیک (جوشکاری اولتراسونیک) یک روش جوشکاری بدون تماس است. اصل جوشکاری اولتراسونیک تبدیل جریان 50/60 هرتز به انرژی الکتریکی با فرکانس بالا 15، 20، 30 یا 40 کیلوهرتز از طریق ژنراتور اولتراسونیک است و انرژی الکتریکی تبدیل شده به ارتعاش مکانیکی طولی با همان فرکانس تبدیل می شود. دستگاه تبدیل انرژی و سپس این تغییر از طریق دستگاه تنظیم دامنه به سر جوش منتقل می شود و سر جوش انرژی ارتعاش دریافتی را به محل اتصال جوش اصلی منتقل می کند. ناحیه ای با مقاومت صوتی زیاد در سطح مشترک از اصطکاک برای تبدیل انرژی ارتعاشی به انرژی گرمایی برای تولید دمای بالای محلی استفاده می کند. گرما در وسط مواد جوش متمرکز می شود. به دلیل رسانایی حرارتی ضعیف پلاستیک، نمی توان آن را به موقع از بین برد و باعث می شود سطح تماس پلاستیک به سرعت ذوب شود. در مرحله بعد، سطوح اتصال را به هم جوش دهید. جوشکاری اولتراسونیک را می توان در فرآیند پیوند اکثر پلاستیک های مهندسی مورد استفاده قرار داد و به یکی از منابع فنی مهم فرآیند پیوند تبدیل شد و دارای طیف گسترده ای از چشم انداز کاربردی است. استحکام جوش می تواند نزدیک به استحکام ماده خام باشد و ویژگی های مواد مستقیماً تحت تأثیر یا تغییر قرار نمی گیرند. روش جوشکاری ویژگی های حفظ پلاستیسیته مواد را دارد و تأثیر کمی بر کشسانی و استحکام مکانیکی قطعات چسبانده شده دارد. الزامات فنی پیوند مهندسی را برآورده می کند. .
شکل 1 نمودار ساختاری اصل کار دستگاه جوش اولتراسونیک
فرآیند جوشکاری اولتراسونیک:
منبع تغذیه سیستم انتقال پنوماتیک سیگنال کنترل ماشه را فعال می کند، سیلندر فشار سر جوش را برای افتادن فشار می دهد و جوش را فشار می دهد تا ژنراتور اولتراسونیک را به کار بیاندازد، اولتراسوند منتشر می کند و زمان جوشکاری مشخصی را حفظ می کند، انتشار اولتراسونیک را حذف می کند، به حفظ یک دستگاه ادامه می دهد. فشار معین برای یک زمان معین، کاهش فشار، و سر جوش وانت، جوش تمام شده است.
شکل 2 4 مرحله فرآیند جوشکاری اولتراسونیک
در مرحله اول سر جوش در تماس با قطعه قرار می گیرد و فشار وارد می کند و شروع به ارتعاش می کند. گرمای اصطکاک، دنده های رسانای انرژی را ذوب می کند و مذاب به سطح مفصل جریان می یابد. با کاهش فاصله بین دو قسمت، جابجایی جوش (کاهش فاصله بین دو قسمت به دلیل جریان مذاب) شروع به افزایش می کند. در ابتدا، جابجایی جوش به سرعت افزایش می یابد، و سپس زمانی که میله هدایت انرژی ذوب شده پخش می شود و سطح قسمت پایین را لمس می کند، سرعت آن کاهش می یابد. در مرحله اصطکاک حالت جامد گرمایش ناشی از انرژی اصطکاک بین دو سطح و اصطکاک داخلی در قطعات است. گرمایش اصطکاکی باعث می شود که ماده پلیمری تا نقطه ذوب خود گرم شود. ارزش حرارتی به فرکانس عمل، دامنه و فشار بستگی دارد.
افزایش سرعت ذوب در مرحله دوم منجر به افزایش جابجایی جوش و تماس بین سطوح دو قسمت می شود. در این مرحله یک لایه مذاب نازک تشکیل می شود و ضخامت لایه مذاب در اثر حرارت دادن مداوم افزایش می یابد. گرما در این مرحله توسط اتلاف ویسکوز ایجاد می شود.
در مرحله سوم، ضخامت لایه محلول در جوش بدون تغییر باقی می ماند و با توزیع دمای ثابت، ذوب حالت پایدار رخ می دهد.
در مرحله چهارم، پس از سپری شدن زمان تنظیم شده یا رسیدن به انرژی، سطح توان یا مسافت خاص، برق قطع می شود، ارتعاش اولتراسونیک قطع می شود و مرحله چهارم آغاز می شود. فشار حفظ می شود، به طوری که بخشی از مذاب اضافی از سطح پیوند فشرده می شود. حداکثر جابجایی زمانی حاصل می شود که جوش سرد و جامد شود و انتشار بین مولکولی رخ دهد.
فناوری جوش اولتراسونیک به طور گسترده ای در زمینه های مختلف استفاده می شود و این فناوری به تدریج در عمل مداوم بالغ می شود. در فرآیند جوشکاری پلاستیک اولتراسونیک، انتخاب مدل تجهیزات، انتخاب لحیم کاری و طراحی شار جوش بر کیفیت جوش تاثیر می گذارد. بنابراین قبل از خرید تجهیزات جوش پلاستیک اولتراسونیک باید کنترل مربوطه برای بهبود کیفیت جوش پلاستیک انجام شود.
