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Funktionsprinzip der Kunststoff-Ultraschallschweißmaschine
Das Konzept und die Klassifizierung von Schallwellen
Wellen werden durch Störungen verursacht, die an einem bestimmten Punkt beginnen und sich in einer vorbestimmten Weise zu anderen Punkten ausbreiten oder übertragen. Akustische Welle ist die Ausbreitung von Schwingungsenergie in einem elastischen Medium, eine Art elastischer mechanischer Welle. Wenn der Massepunkt in einem flüssigen oder festen Medium von seiner Gleichgewichtslage abweicht, wird die elastische Rückstellkraft im Medium erzeugt. Diese elastische Rückstellkraft ist mit der Trägheit des Systems gekoppelt, so dass die Schwingung des mittleren Massenpunktes kontinuierlich auf die benachbarten Massenpunkte übertragen wird und dadurch Schallwellen erzeugt und abstrahlt. Akustische Wellen sind eine elastische mechanische Welle. Der Frequenzbereich von Schallwellen, die das menschliche Ohr hören kann, liegt normalerweise zwischen 20 Hz und 20 KHz, was als hörbarer Schall bezeichnet wird. Schallwellen mit einer Frequenz zwischen 2 × 104 Hz-2 × 109 Hz werden als Überschallwellen bezeichnet, und Schallwellen mit einer Frequenz unter 20 Hz werden als Infraschallwellen bezeichnet. (Infraschallwelle). Diese unhörbaren Geräusche haben einen erheblichen Einfluss auf das menschliche Leben und haben darüber hinaus vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und Entwicklungsperspektiven.
| Frequenz/ Hz | Merkmale | |
| Infrasound | 〈20 | Das menschliche Ohr kann nicht hören, die Übertragungsdämpfung ist sehr gering und die Übertragungsdistanz ist sehr groß. |
| Hörbarer Ton | 20-2×104Hz | Für das menschliche Ohr hörbar |
| Ultraschall | 2×104Hz-2×109Hz | Die Ausbreitungsfrequenz ist hoch, die Ausbreitungsrichtung ist stark, die Schwingungen des Mediums sind stark und die Ausbreitung in der Flüssigkeit kann Kavitation verursachen. |
| Ultraschall | 2×109Hz-2×1012Hz | Die Ausbreitungsdämpfung ist groß, die Wellenlänge ist kurz und das Frequenzband entspricht ungefähr der Mikrowelle. |
Ultraschall unterscheidet sich von gewöhnlichen Schallwellen in den folgenden Eigenschaften:: hohe Frequenz, kurze Wellenlänge, große Energie, Reflexion, Brechung, Resonanz und Energieverlust während des Ausbreitungsprozesses.
Prinzip und Ablauf des Ultraschall-Kunststoffschweißens
Das Ultraschall-Kunststoffschweißen (Ultraschallschweißen) ist ein berührungsloses Schweißverfahren. Das Prinzip des Ultraschallschweißens besteht darin, 50/60 Hz-Strom durch einen Ultraschallgenerator in 15, 20, 30 oder 40 KHz hochfrequente elektrische Energie umzuwandeln, und die umgewandelte elektrische Energie wird durch die Energieumwandlungsvorrichtung, und dann wird diese Änderung durch die Amplitudeneinstellvorrichtung auf den Schweißkopf übertragen, und der Schweißkopf überträgt die empfangene Schwingungsenergie auf die Verbindung der Schweißvorlage. Der Bereich mit großem akustischen Widerstand an der Grenzfläche verwendet Reibung, um Schwingungsenergie in Wärmeenergie umzuwandeln, um eine lokale hohe Temperatur zu erzeugen. Die Wärme wird in der Mitte des Schweißgutes konzentriert. Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs kann dieser nicht rechtzeitig abgeführt werden, wodurch die Kunststoffkontaktfläche schnell anschmilzt. Als nächstes lassen Sie die Klebeflächen miteinander verschmelzen. Ultraschallschweißen kann im Klebeprozess der meisten technischen Kunststoffe eingesetzt werden, wird zu einer der wichtigsten technischen Ressourcen des Klebeprozesses und hat ein breites Anwendungsspektrum. Die Schweißfestigkeit kann nahe der Festigkeit des Rohmaterials liegen und die Materialeigenschaften werden nicht direkt beeinflusst oder verändert. Das Schweißverfahren hat die Eigenschaft, die Plastizität des Materials beizubehalten und hat einen geringen Einfluss auf die Elastizität und mechanische Festigkeit der geklebten Teile. Es erfüllt die technischen Anforderungen des Engineering Bonding. .
Abbildung 1 Strukturdiagramm des Funktionsprinzips der Ultraschallschweißmaschine
Ultraschallschweißverfahren:
Die Stromversorgung aktiviert ein pneumatisches Übertragungssystem für ein Triggersteuersignal, der Zylinder setzt den Schweißkopf unter Druck und drückt auf das Schweißteil, um den Ultraschallgenerator auszulösen, Ultraschall zu emittieren und eine bestimmte Schweißzeit einzuhalten, die Ultraschallemission zu entfernen, weiterhin a bestimmten Druck für eine bestimmte Zeit, drucklos machen, und den Schweißkopf abholen, Schweißen ist beendet.
Abbildung 2 Die 4 Phasen des Ultraschallschweißprozesses
Im ersten Schritt berührt der Schweißkopf das Teil, übt Druck aus und beginnt zu vibrieren. Die Reibungswärme schmilzt die energieleitenden Rippen und die Schmelze fließt in die Fügefläche. Wenn sich der Abstand zwischen den beiden Teilen verringert, beginnt die Schweißverschiebung (die Verringerung des Abstands zwischen den beiden Teilen aufgrund des Schmelzeflusses) zuzunehmen. Der Schweißweg nimmt zunächst schnell zu und verlangsamt sich dann, wenn sich der geschmolzene Energieleitstab ausbreitet und die Oberfläche des Unterteils berührt. In der Festkörperreibungsstufe wird die Erwärmung durch die Reibungsenergie zwischen den beiden Oberflächen und die innere Reibung in den Teilen verursacht. Durch Reibungserwärmung erwärmt sich das Polymermaterial bis zu seinem Schmelzpunkt. Der Heizwert ist abhängig von Einwirkungsfrequenz, Amplitude und Druck;
Die Erhöhung der Schmelzgeschwindigkeit in der zweiten Stufe führt zu einer Erhöhung des Schweißweges und des Kontakts zwischen den Oberflächen der beiden Teile. In diesem Stadium wird eine dünne geschmolzene Schicht gebildet, und die Dicke der geschmolzenen Schicht nimmt aufgrund des kontinuierlichen Erhitzens zu. Die Wärme in dieser Phase wird durch viskose Ableitung erzeugt;
In der dritten Stufe bleibt die Dicke der Lösungsschicht in der Schweißnaht unverändert und bei konstanter Temperaturverteilung kommt es zum stationären Schmelzen;
In der vierten Stufe wird nach Ablauf der eingestellten Zeit oder dem Erreichen der spezifischen Energie, Leistungsstufe oder Distanz die Stromversorgung unterbrochen, die Ultraschallschwingung stoppt und die vierte Stufe beginnt. Der Druck wird aufrechterhalten, so dass ein Teil der überschüssigen Schmelze aus der Klebefläche herausgedrückt wird. Die maximale Verschiebung wird erreicht, wenn die Schweißnaht abgekühlt und erstarrt ist und eine intermolekulare Diffusion auftritt.
Die Ultraschallschweißtechnologie ist in verschiedenen Bereichen weit verbreitet und die Technologie wird in der kontinuierlichen Praxis allmählich ausgereift. Beim Ultraschall-Kunststoffschweißen wirken sich die Auswahl des Gerätemodells, die Auswahl des Lots und die Gestaltung des Schweißflusses auf die Schweißqualität aus. Daher sollte vor dem Kauf von Ultraschall-Kunststoffschweißgeräten eine entsprechende Kontrolle durchgeführt werden, um die Qualität des Kunststoffschweißens zu verbessern.
