Сварка ультразвуковая пластика: Суть и особенности ультразвуковой сварки пластмасс

Суть и особенности ультразвуковой сварки пластмасс

Сваривание пластмасс ультразвуком — это распространенный метод сварки полимеров, например, изделий из полипропилена.  Ультразвуковая сварка пластмасс прочно заняла свое положение в промышленности, поскольку позволяет сократить расходы, при этом увеличить эффективность и качество сварочных работ.

В этой статье мы подробно разберем, что такое ультразвуковая сварка, какое оборудование необходимо для сварки пластмасс ультразвуком и какие есть преимущества у этого метода.

Содержание статьи

Принцип действия ультразвуковой сварки

Итак, что из себя представляет ультразвуковой метод сварки? Говоря простыми словами, ультразвуковое оборудование генерирует механические колебания, которые затем преобразовывает в тепловую энергию, которая как раз и используется для выполнения соединений. Этот процесс также называется «использование энергии преобразования», в нашем случае преобразования механической энергии в тепловую.

Сам процесс условно состоит из двух этапов. На первом этапе тепловая энергия, полученная в результате преобразования механических колебаний, и точечно направленная на место сварки увеличивает диффузию молекул у пластмассовых деталей. После этого границы свариваемых деталей начинают плавиться и скрепляться между собой. На втором этапе границы свариваемых деталей остывают и образуют прочный шов. Это примерное описание принципа действия ультразвуковой сварки. Далее мы более подробно разберем, как получаются такие соединения.

Суть получения швов ультразвуком

Классическая ультразвуковая сварка существенно отличается от привычной для многих сварки металла. Для сварки металла требуется крайне высокая температура плавления, но в случае с ультразвуком необходима лишь энергия, исходящая от ультразвуковой волны, и одновременное механическое воздействие на предполагаемое место будущего шва.  Поэтому нет необходимости использовать дополнительные расходники, вроде электродов или проволоки.

Сварщик подключает к ультразвуковому сварочную оборудованию генератор, благодаря которому образуются ультразвуковые колебания. Эти колебания преобразовываются в механические, происходит это с помощью специального преобразователя. Затем подключается волновод, который колеблется перпендикулярно сварному шву. За счет этого преобразованные колебания напрямую попадают в предполагаемое место будущего сварного соединения, также образуется статическое и динамическое давление. Статическое и динамическое давление направлено перпендикулярно деталям, при этом каждое из типов давлений выполняет свою функцию. Динамическое давление позволяет достичь необходимой температуры плавления для того или иного вида пластмассы, а статическое способствует формированию прочного соединения.

Благодаря всем этим особенностям с помощью ультразвуковой сварки можно соединить даже металл и пластмассу, хотя их температура плавления существенно отличается. Также пластмассу можно соединить с любым другим материалом, способным выдержать ультразвуковую сварку.

Какие есть параметры у ультразвукового сварочного оборудования

Для работы с ультразвуковым оборудованием следует ознакомиться с основными параметрами, которые можно отрегулировать в зависимости от вашей работы. Итак, вы можете регулировать:

• Амплитуду колебаний торца волновода (этот параметр позволяет настроить время сварки и прочность готового шва)
• Частоту электрических колебаний и силу давления волновода на пластмассу.
• Продолжительность импульса (этот параметр регулирует скорость сварки).
• Статистическое (сварочное) давление (этот параметр зависит от амплитуды колебаний и влияет на качество готового шва).

Также существуют дополнительные параметры. К примеру: температура предварительного разогрева детали, параметры, учитывающие размер и форму деталей, и многие другие.

Для каждого отдельного типа пластмассы и шва, который необходимо получить, устанавливаются свои индивидуальные параметры. Их совокупность называется режимом сварки. Оптимальный режим сварки для тех или иных деталей в промышленных условиях выбирается только после проведенных исследований. Специалисты в лаборатории выполняют соединения с различными режимами и тестируют швы на герметичность, надежность и прочие качества. Конечно, если вы планируете использовать ультразвуковое сварочное оборудование для личных целей, вы не будете проводить исследования. Но мы рекомендуем все же потренироваться на небольших образцах. Лишь пройдя путь проб и ошибок вы сможете найти оптимальные параметры для каждого типа сварки.

Подробная классификация

Мы классифицировали ультразвуковой метод сварки на несколько категорий, которые в свою очередь имеют свои подвиды. Итак, ультразвуковая сварка пластмасс подразделяется по:

• Принципу перемещения вдоль шва. Может быть ручным, когда сварщик сам направляет сварочный инструмент, или механическим, когда сварка происходит с использованием автоматического оборудованию по заранее заданным параметрам. Механический способ точнее, чем ручной, но при этом нет возможности оперативно изменить направление шва, если это необходимо.
• Принципу подачи энергии. Может быть двусторонней или односторонней. Односторонняя больше предназначена для сваривания толстых деталей и, а двусторонняя — для тонких. Но для двусторонней необходимо дополнительное охлаждение. 
• Принципу перемещения волновода. Может быть непрерывным, когда волновод перемещается с постоянной скоростью, а может быть прерывным, совершая одно короткое движение с заданными промежутками.

Более глобально ультразвуковую сварку разделяют на контактную и передаточную. Контактная сварка нужна для соединения тонких пластмассовых деталей (до 2 мм). Для выполнения шва детали укладывают друг на друга с небольшим нахлестом и по уже по нему выполняется шов.

Передаточная сварка используется во всех остальных случаях, а еще в те моменты, когда свариваемые пластмассы обладают высокими акустическими свойствами. Суть передаточной сварки заключается во введении механических колебаний в определенные точки. При этом энергия выделяется в том количестве, которое необходимо, чтобы ультразвуковая волна могла сама равномерно распространиться. В таком случае шов получается надежным и качественным. Передаточная сварка часто применяется при сварке мягкой пластмассы (ее необходимо предварительно заморозить) или для стыковых швов у полистирольных, полиамидных и поликарбонатовых деталей.

Преимущества и недостатки ультразвуковой сварки

У этого метода сварки есть масса преимуществ, благодаря чему он и стал настолько популярен в промышленности и не только. Вот некоторые из них:

• Обеспечивает высокую производительность при относительно небольших затратах.
• Позволяет получить на деталях любой толщины качественные герметичные швы, устойчивые к механическому воздействию.
• Дает возможность проводить сварочные работы с деталями в любом состоянии, поверхность не нужно предварительно очищать.
• Тепло выделяется только в одной конкретной точке, поэтому отсутствует вероятность перегрева сварного шва.
• Напряжение не подводится к поверхности свариваемых деталей, из-за чего исключено формирование радиопомех.
• Можно выполнять различные швы: от точечного ремонта до непрерывного соединения деталей в промышленных масштабах. При этом не нужно соблюдать особые условия, сварку ультразвуком можно проводить в любом месте, где есть электроэнергия.
• Этот метод позволяет комбинировать сразу несколько задач. Например, можно сваривать пластмассу и одновременно наносить какое-либо полимерное напыление или осуществлять резку.
• Можно сварить друг с другом любые пластмассы.
• Если точно выбрать режим сварки, то можно добиться практически незаметного шва.
• Не нужно использовать в работе расходники, а также клей или растворитель, который может оказать пагубное влияние на организм.

Но, как и у любого метода сварки, здесь не обошлось без недостатков:

• Частная необходимость применения двусторонней подачи энергии из-за маленькой мощности процесса сварки.
• Не существует единого способа контроля качества свариваемого соединения, из-за этого работа может получиться некачественной.

Как видите, недостатков мало. Но учтите, что все достоинства сварки ультразвуком доступны лишь в случае, если вы правильно настроите режим. Если вы начинающий, то мы рекомендуем выбрать оборудование с автоматическим определением оптимального режима сварки.

Если вы намерены выбирать режим вручную, то воспользуйтесь таблицей, приведенной ниже (здесь в качестве примера параметры для сварки пластиковых труб). В ней указаны рекомендуемые параметры. Со временем вы получите больше опыта и сможете самостоятельно выбирать оптимальный режим.

Оборудование для сварки ультразвуком

Комплект ультразвукового оборудования состоит из ультразвукового генератора, пресса, опоры, преобразователя, волновода и сварочного инструмента. При этом выделяют несколько основных узлов, играющих первостепенную роль. К ним относятся:

• Ультразвуковой генератор

Генератор вырабатывает ультразвуковые колебания, а затем преобразовывает их в механические, при этом сохраняя ту же частоту.  Также с помощью генератора можно регулировать скорость колебаний и определять способ передачи ультразвуковой энергии.

• Преобразователь

Преобразователь (чаще всего пьезокерамический или магнитострикционный) в связке с генератором отвечает за преобразование электрической энергии в механическую и используется в аппаратах с двусторонним подводом энергии. При этом важно учесть, что такому оборудованию необходимо постоянное охлаждение, например, водное или воздушное.

• Трансформатор упругих колебаний

Трансформатор упругих колебаний согласовывает между собой работу преобразователя и волновода, по сути являясь связующих звеном. Также он способен повысить амплитуду колебаний с торца волновода.

Волновод передает механическую энергию и создает давление в определенных местах. Роль волновода может выполнять акустический трансформатор.

Опора необходима для надежного фиксирования деталей. В некоторых случаях она напрямую используется для сварки в качестве дополнительного волновода.

Дополнительно оборудование может быть оснащено функцией автоматического или ручного контроля параметров работы. Мы рекомендуем использовать именно такое оборудование, поскольку оно позволяет выполнить работу по-настоящему качественно. Лишь в таком случае можно достигнуть максимальной прочности сварных швов.

Вместо заключения

Мы убедились, что ультразвуковая сварка — это очень технологичный и эффективный метод соединения различных полимеров. Качество получаемых швов не сопоставимо с другими методами сварки, оно на голову выше. Особенно, если применяется механический способ сварки ультразвуком.

Конечно, необходимо обладать большим опытом и высокой квалификацией, чтобы соединения получилось идеальным. При этом большинство действий опытный сварщик выполняет интуитивно, а для этого нужно десять раз совершить ошибку, чтобы на одиннадцатый раз получить по-настоящему качественный шов. Тем не менее, мы рекомендуем обучиться хотя бы азам сварки ультразвуком. Это откроет для вас больше возможностей. Делитесь в комментариях своим опытом, наверняка начинающие умельцы будут рады услышать мнение профессионалов. Удачи!

[Всего: 0   Средний:  0/5]

Оборудование для сварки пластика: виды и описание инструмента

Все виды пластика обладают способностью сохранять свои свойства при их расплавлении и последующем медленном остывании. Это позволяет производить их соединение методом нагревания до высокой температуры. Для этого необходимо особое оборудование для сварки пластика. Существует большой выбор таких приборов. Они могут применяться для профессиональной деятельности и в быту.

Виды оборудования

Сварка пластика может осуществляться различными видами оборудования. Среди существующих аппаратов имеется возможность подобрать тот, которые будет наиболее подходящим для выполнения конкретного вида работ. Чтобы грамотно выбрать оборудование для сварки пластмасс, необходимо предварительно ознакомиться с его характеристиками и возможностями.

Фен

Простой, но пользующийся большой популярностью инструмент для сварки пластика — это ручной фен. Имеются различные его модели, которые различаются между собой значением мощности и эргономическими показателями. Все разновидности обладают одинаковым принципом действия. Такое название это устройство получило за внешнее сходство с бытовым феном для сушки волос. Отличие состоит в том, что сварочный фен может разогревать материал до температуры 500 градусов, обеспечивая сплавление деталей из пластика.

Регулировка нагрева может осуществляться ручным способом или с помощью автоматической регулировки. Фен комплектуется вместе с насадками, функция которых заключается в направлении воздуха в зону сварки. Набор для сварки пластика состоит из насадок разного диаметра. Также различной может быть форма сопла. Например, щелевые насадки удобны при соединении кровельных материалов.

Более высокую температуру нагрева обеспечивают профессиональные воды фенов. Наиболее часто фен используется при соединении пластмассовых деталей методом внахлест. Также это устройство находит широкое применение при сварке встык.

Экструдер

Популярное устройство для сварки пластика — экструдер. Принцип работы заключается в том, что в это устройство помещается пруток из пластика, который после разогревания его до температуры плавления попадает в зону сварки и помогает процессу соединения деталей, изготовленных из пластика. Расплавленный материал прутка при этом играет роль своеобразного клея.

Этим аппаратом можно соединять детали большой толщины, осуществляя это за один проход. Это увеличивает производительность процесса. Преимуществом обладает такой вид экструдера, при котором размягченный материал прутка подается в зону сварки с некоторым усилием. Иначе эту массу необходимо разравнивать с помощью специального валика.

Контактные аппараты

К контактным аппаратам принадлежат устройства, в основе которых совмещается нагрев соединяемых деталей и механическое воздействие небольшой величины. Их целесообразно применять при проведении промышленных работ. Соединение при их использовании отличается прочностью и надежностью. Такие аппараты часто применяются при необходимости соединения пластиковых листов.

Особенность заключается в том, что подача тепла не является постоянной, а каждое его воздействие носит короткое временной промежуток.

Профессиональное оборудование

Оборудование для осуществления сварочных соединений пластических изделий на профессиональном уровне соответствует требованием высоких стандартов, что обеспечивает получение безупречного по своим характеристикам шва.

Такой вид оборудования находит применение для соединения изделий, имеющих сложную конфигурацию. К ним, в частности относятся колена трубопроводов.

Интересное видео

Ультразвуковая сварка:оборудование, схема, технология

Метод ультразвуковой сварки был разработан в XX веке. Он предназначен для создания неразъемных соединений различных материалов. Для сваривания детали сдавливают друг с другом и подвергают воздействию интенсивных ультразвуковых колебаний.

Ультразвуковая сварка

Таким способом можно сваривать термопластик и большинство металлов. По сравнению с другими способами сварки, ультразвуковые установки отличаются простотой конструкции, а сам процесс — низкой себестоимостью и трудоемкостью.

Принцип действия ультразвуковой сварки и классификация

С физической точки зрения, ультразвуковая сварка проходит в три стадии:

• нагрев изделий, активизация диффузии в зоне соприкосновения;
• образование молекулярных связей между вязкотекучими поверхностными слоями
• затвердевание (кристаллизация) и образование прочного шва.

Существует несколько классификаций ультразвуковой сварки ультразвуковой сварки.

По степени автоматизации различают:

• Ручная. Оператор контролирует параметры установки и ведет сварочный пистолет по линии шва.
• Механизированная. Параметры задаются оператором и поддерживаются установкой, детали подаются под излучатель.
• Автоматизированная. Применяется на массовом производстве. Участие человека исключается.

Схемы колебательных систем для сварки ультразвуком

По методу подведения энергии к рабочей зоне выделяют:

• односторонняя;
• двусторонняя.

По методу движения волновода классифицируют:

• Импульсная. Работа короткими импульсами за одно перемещение волновода.
• Непрерывная. Постоянное воздействие излучателя, волновод двигается с постоянной скоростью относительно материала.

По споосбу определения количества энергии, затрачиваемой на соединение, существуют:

• по времени воздействия;
• по величине осадки;
• по величине зазора;
• по кинетической сотавляющей.

В последнем случае количество энергии определяется предельной амплитудой смещания опоры.

По способу подачи энергии в рабочую зону различают следующие режимы ультразвуковой сварки:

• Контактная. Энергия распределяется равномерно по всему сечению детали. Позволяет сваривать детали до 1,5 толщиной. Применяется для сваривания внахлест мягких пластиков и пленок.
• Передаточная. В случае высоких значений модуля упругости колебания возбуждаются в нескольких точках. Волна распространяется внутри изделия и высвобождает свою энергию в зоне соединения. Используется для тавровых швов и соединений встык жестких пластиков.

Схема точечной ультразвуковой сварки

Схема установки для роликовой сварки ультразвуком

Способ подачи энергии колебаний в зону контакта заготовок определяется модулем упругости материала и коэффициентом затухания механических колебаний на ультразвуковых частотах.

Суть получения швов ультразвуком

Процесс сварки ультразвуком для пластиков и металлов имеет общие физические основы, но существенно различается по параметрам.

Для ультразвуковой сварки металлов требуется нагрев до высоких температур и приложение больших усилий сжатия. Для пластиков можно обойтись намного меньшими значениями этих параметров. Схема установки ультразвуковой сварки пластика также существенно проще.

Последовательность действий следующая

• Подключают генератор ультразвука.
• Ультразвук, проходя через конвертер, преобразуется в продольные механические колебания волновода.
• Волновод подсоединяется перпендикулярно плоскости шва и передает заготовкам колебательную энергию.
• Механическая энергия преобразуется в волновую, что обуславливает интенсивный нагрев области соприкосновения волновода и заготовки.
• В нагретом поверхностном слое возрастает текучесть.
• Динамическое усилие, прикладываемое со стороны излучателя, способствует нагреву зоны крнтакта.
• Статическое усилие, приложенное в том же направлении — перпендикулярно поверхности контакта, понуждает к образованию прочные связи.

Сварной шов после ультразвуковой сварки

Таким методом удается соединять ультразвуком даже разные по своему строению материалы, такие как металлические сплавы и пластики.

При этом разница в температурах плавления может быть многократной.

Преимущества

Анализируя особенности ультразвукового сварочного производства, нельзя не отметить следующие его достоинства:

• не требуется защитная газовая среда;
• нет нужды в тщательной механической зачистке зоны сварки;
• нет ограничений по форме деталей;
• экологичность и ничтожный объем выделяющихся вредных веществ;
• небольшие температуры нагрева по сравнению с другими способами;
• не требуются сварочные материалы;
• высокая производительность, сравнимая только с контактной сваркой — доли секунды.
• низкие затраты энергии.

Полученный шов имеет эстетичный внешний вид и редко нуждается в дополнительной обработке.

Недостатки

Существуют у способа и минусы:

• Размер заготовки ограничен 25-30 см. На больших расстояниях волны рассеиваются и поглощаются материалом.
• Невозможность сварки деталей большой толщины.
• Чувствительность к влажности.

Сочетание достоинств и недостатков метода позволяет применять его в самых различных производствах.

Воздействие ультразвука на материал деталей

Атомы твердых тел, как кристаллических, так и аморфных, расположены в определенном порядке, между ними установлены более или менее прочные связи, позволяющие телам сохранять свою форму. Атомы и молекулы способны колебаться относительно своего начального положения. Чем выше амплитуда этих колебаний, тем выше внутренняя энергия тела. Если амплитуда превышает определенный предел, установившиеся связи могут разорваться. Если к телу приложено усилие, не дающее ему потерять целостность, вместо разорванных связей возникают новые, этот процесс называют рекомбинацией.

Ультразвуковые волны высокой интенсивности, сообщая атомам тела большое количество энергии за короткое время, увеличивают амплитуду колебаний атомов и молекул в зоне воздействия. Связи между ними рвутся, и под приложенным давлением возникают новые, с частицами из поверхностных слоев второй заготовки. Так возникает чрезвычайно прочное соединение, превращающее детали в единое целое.

Работа с металлическими деталями

Высокой эффективностью отличается применение ультразвуковой сварки к деталям небольших размеров. Особенно удачно применяют метод в микроэлектронике и приборостроении.

Соединение металлов проходит при существенно более низких температурах, чем при использовании «горячих» сварочных технологий, таких, так электродуговая или газовая сварка. Это открывает широкие возможности для быстрого и надежного соединения компонентов, чувствительных к перегреву.

Кроме того, метод способен сварить пары металлов, с трудом соединяемые другими способами: Cu+Al, Al+ Ni и т.д.

Прочностные характеристики шва достигают 70% от значений для исходного сплава.

Метод также позволяет сваривать металл, пластик, керамику, композиты, стекло в любых комбинациях. Применим он и к тугоплавким сплавам.

Преимущества и недостатки при работе с пластиками

При работе с пластмассами существуют следующие достоинства метода:

• высокая производительность;
• низкая себестоимость операции;
• герметичность швов на толстостенных заготовках;
• отсутствие необходимости в подготовке поверхности;
• отсутствие перегрева;
• отсутствие электрических наводок и электромагнитного излучения;
• совместимость операции с другими операциями технологического процесса, напыления, разреза в других плоскостях и т.п.;
• универсальность по типам пластиков;
• отсутствие расходных материалов и химикатов.
• эстетичность и малозаметность шва.

Ультразвуковая сварка пластмасс

Выделяют и недостатки:

• Малая мощность излучателя заставляет подводить энергию с двух сторон.
• Сложность контроля качества шва.

Качество соединения стильно зависит от точности подбора и стабильности параметров установки во время работы.

Особенности сваривания полимеров с использованием ультразвука

Для соединения пластмасс ультразвуком используется специализированное оборудование. Его основные компоненты следующие:

• Рама, на которой закреплены все основные узлы и детали.
• Блок питания.
• Система управления.
• Генератор ультразвука
• Привод давления.
• Преобразователь колебаний.
• Сварочная головка.

В промышленных моделях существует также рабочий стол с механизмом подачи деталей.

Используемое оборудование

Учитывая высокую стоимость аппарата УЗ-сварки, многие домашние мастера подумывают о самостоятельном изготовлении установки. К сожалению, это не сварочный трансформатор и даже не выпрямитель, и для проектирования и создания аппарата потребуются серьезные знания и навыки в области акустики и электроники. Кроме того, для изготовления деталей излучателя и волновода нужны станки высокого класса точности, недоступные в домашних условиях.

Пресс для ультразвуковой сварки

Оборудование для ультразвуковой сварки разделяют на три категории:

• точеное;
• шовное;
• шовно–шаговое.

Диапазон мощности — 50 ватт до 2 киловатт, рабочая частота в районе 20-22 килогерц

Основной узел установки ультразвуковой сварки — генератор колебаний и преобразователь электрических колебаний в механические той же частоты.

Механические колебания ультразвукового генератора преобразуются магнитострикционным преобразователем. Для отведения излишнего тепла используется водяная система охлаждения

Волновой трансформатор согласует параметры взаимодействия преобразователя и волновода. Он повышает частоту колебаний на выходе волновода.

Волновод транспортирует энергетический поток к месту сваривания. На его рабочем окончании смонтирована сменная сварочная головка. Ее геометрические параметры выбирают, исходя из материала заготовки, его толщины и вида шва. Так, для приваривания выводов микросхем берут головку, заканчивающуюся тонким жалом.

Волновод

Опорная рама служит для размещения всех узлов и деталей. На ней также монтируется механизм перемещения заготовки или головки волновода.

Параметры сварочного оборудования

Чтобы получить прочный и долговечный шов, необходимо точно рассчитать и тщательно соблюдать параметры работы аппарата. Они зависят от типа материала заготовок, его толщины, требований к прочности шва. Точная настройка параметров для каждого нового изделия проводится в лабораторных условиях, с многократными испытаниями на разрушение соединения. Наилучшее сочетание параметров фиксируется и используется в производственном процессе.

К основным параметрам относят:

• Амплитуда колебаний. Определяет поток энергии и время операции.
• Усилие прижима. От него зависит прочность шва.
• Частота работы генератора.
• Статическое давление. Определяется амплитудой механических колебаний.
• Продолжительность и скважность импульсов. Также определяет продолжительность операции.

К вспомогательным параметрам относят температуру начального прогрева для заготовок большой толщины, возвышение сварной головки над заготовкой и некоторые другие.

Установка для точечной сварки ультразвуком

Выделение тепла при сварке ультразвуком

Тепло, выделяющееся при проведении сварочных работ, образуется вследствие пластических деформаций, а также механического трения свариваемых поверхностей. Температура нагрева не является неизменной, она определяется физико-механическими характеристиками: твердостью, теплоемкостью и теплопроводностью. Влияет также и пространственная конфигурация заготовок. Влияние этого тепла на протекание технологического процесса незначительно.

Возможности ультразвука

Использование ультразвука дает возможность прочно и долговечно соединять различные, даже сильно отличающиеся друг от друга материалы толщиной от нескольких микрон до нескольких миллиметров. При использовании ультразвука к минимуму сводятся искажения формы свариваемых заготовок.

Использование точечных швов дает возможность с высокой скоростью выполнить соединение на больших площадях. Шаг точек подбирается исходя из толщины заготовок и требований к прочности шва. В областях изделия, подвергающихся высоким напряжениям, шаг уменьшают. Применение роликовых насадок на излучатель позволяет выполнять сплошные герметичные швы любой конфигурации. Такие соединения применяются в упаковочных изделиях и надувных конструкциях.

Листовые и пленочные заготовки соединяют внахлест. Для заготовок в форме стрежней применяют тавровые швы.

Ограничены возможности метода по работе со сверхтонкими материалами. Вследствие высокой скорости работы, экологической безопасности и обеспечения нормальных условий труду персонала, популярность ультразвука продолжает расти.

Сферы использования ультразвуковой сварки

Области применения ультразвука для создания сварных соединений определяются исходя из характерных особенностей технологии:

• соединяемые материалы должны быть пластичными;
• их размеры ограничены, прежде всего — толщина;
• температура нагрева намного ниже, чем при использовании «горячих» сварочных технологий.

Применение ультразвуковой сварки в производстве стройматериалов

Использование ультразвуковой швейной машины

Технология проучила широкое распространение в следующих областях:

• приборостроение;
• электроника;
• производство пластиковых оболочек;
• выпуск пластмассовых изделий.

Применяется метод и в других отраслях для присоединения малогабаритных деталей к крупным.

Ограничения

Основное ограничение, накладываемое на применимость технологии – это размер свариваемых заготовок. Он ограничен 25-30 см. Это обуславливается малой мощностью генератора и высоким затуханием и рассеянием ультразвуковых колебаний в твердой среде. При прямом увеличении мощности и амплитуды колебаний потребуется непропорциональное увеличение размеров установки и потребляемой мощности. Это сведет на нет все экономические преимущества метода.

Кроме того, материалы, свариваемые ультразвуком, должны иметь минимальную влажность, причем ка на поверхности, таки по всему объему. Если этого невозможно добиться, то следует использовать другие технологии.

Процесс ультразвуковой сварки металла

Использование сваривания ультразвуком не имеет экономического смысла и для толстостенных изделий.

Сварка пластмасс ультразвуком (часть1)

Этот метод предложен и разработан МВТУ им. Баумана совместно с МЭИ (см. табл. 25).

При сварке пластмасс механические перемещения конца волновода перпендикулярны свариваемым поверхностям и происходят в одном направлении с прилагаемым давлением.

Машина для сварки включает те же элементы, что и установка для ультразвуковой сварки металлов (рис. 128).

Основной узел машины — вибратор 1, изготовленный из пермендюра и охлаждаемый водой. Вибратор преобразует ток высокой частоты, получаемый от ультразвукового генератора, в механические колебания, которые передаются на волновод 2, служащий одновременно усилителем-концентратором механических продольных колебаний и рабочим органом.

При сварке изделие зажимают между концом волновода и подвижной опорой 3, к которой прикладывают усилие, создающее давление в процессе сварки. Сварка происходит в момент включения электрического тока высокой частоты на обмотку вибратора. Возникающие при этом в вибраторе высокочастотные упругие колебания передаются через конец волновода в виде вертикальных механических перемещений той же частоты.

Длительность процесса сварки, хотя она и очень кратковременна, зависит от толщины и свойств свариваемого материала. При точечной и прессовой сварке продолжительность возбуждения упругих колебаний регулируется электронным реле времени.

Рабочим инструментом ультразвуковой сварочной машины служит блок колебаний (рис. 129), состоящий из вибратора 1, концентратора (волновода) 4, кожуха 2, через который протекает охлаждающая вода.

Рис. 128. Машина для сварки пластмасс ультразвуком

Рис. 129. Блок колебаний

Материалом пакета вибратора может быть один из магнитострикционных материалов. Вибратор, работающий на частоте 20 кГц, представляет собой пакет, набранный из тонких листов пермендюра (К50Ф2) толщиной 0,1 мм. Размер пакета 65 х65 х125 мм. На стержни пакета намотана обмотка из провода ПВ 2,5 мм² (32 витка), концы которой присоединены к ультразвуковому генератору. По обмотке протекает ток высоком частоты. С изменением тока в обмотке изменяются размеры пакета и длина концентратора (волновода). Незначительные механические колебания пакета вибратора (амплитуда 5—10 мкм) можно увеличить в 3—10 раз, передавая их через волновод с уменьшающимся сечением.

Волновод может быть различной формы: ступенчатой, конической, экспоненциальной. Наибольшая амплитуда достигается при экспоненциальной форме. Размеры волноводов рассчитывают в зависимости от частоты колебаний и условий сварки.

Вибратор 1 и концентратор 4 прикреплены к кожуху 2 диафрагмой 3 (рис. 129). Диафрагма помещена в узле смещении, где амплитуда колебаний равна нулю. Волновод 4 изготовлен из стали СтЗ. Вибратор 1 припаян к волноводу 4 серебряным припоем.

Удовлетворительные результаты получаются также и при пайке припоем ПОС-70. Чтобы улучшить использование упругих колебаний, открытая стенка вибратора упирается в резиновую прокладку 5, служащую отражателем.

Установка УПТ-14, разработанная в МВТУ им. Баумана (рис.130), предназначена для сварки герметичным швом полиэтиленовых туб, наполненных пищевыми продуктами. Установка однопозиционная. Необходимость укупорки продукта без доступа воздуха потребовала сварки хвостовика тубы по упаковываемому веществу. Установка состоит из станины с хоботом, сварочного узла, механизма давления с опорой, электрической системы управления установкой, пульта и педали управления. Сварочный узел расположен горизонтально и закреплен постоянно. Опора может горизонтально перемещаться (ход 25 мм).

Установка работает в такой последовательности. Свариваемую тубу помещают между волноводом и опорой, оператор нажимает педаль, замыкает цепь включения электронного реле и цепь питания электромагнитного клапана.

Рис.130 Установка УПТ-14

Туба движением штока пневмоцилиндра поджимается опорой к рабочему торцу волновода. Величина сварочного давления контролируется по манометру. Включается ультразвук, происходит сварка. Сваренную тубу снимают и подают следующую. Цикл сварки может быть автоматизирован. Через определенные промежутки времени, необходимые для подачи тубы, происходит поджатие опоры и включение ультразвука без вмешательства операторов.

Техническая характеристика установки УПТ-14

Пределы регулирования величины сварочного усилия, кгс	5—200
Продолжительность сварки, с	0,8—3
Мощность преобразователя ПМС-11,кВт	1,2
Резонансная частота преобразователя,	19,6
Расход воды на охлаждение преобразователя,л/мин.	2
Толщина свариваемого материала, мм	0,6+0,6
Ширина сварного шва, мм	1,5
Производительность, шт/мин	15—20
Габаритные размеры,мм	540X1100X1200
Масса, кг	260

Ультразвуковая сварка — технология и особенности

Ультразвуковая высокочастотная сварка воздействует на детали путём акустических колебаний. При этом соединяемый материал должен находиться под небольшим давлением. Самое широкое применение способ получил в работе с термопластом, так как не всегда стандартное сваривание или болтовые соединения могут полноценно решить поставленную задачу.

Процесс ультразвукового склеивания является довольно экономичным со стороны затрат на металлические материалы, а также значительно ускоряет работу производства. Такой способ отличается высоким качеством сварного шва при этом расход металла можно сократить до 30%. Поскольку процесс не является дорогостоящим и трудоёмким, стоимость сооруженных конструкций снижается, что экономит деньги конечного потребителя.

Преимущества

Перед тем как перейти к подробностям, стоит упомянуть о положительных сторонах, которыми обладает ультразвуковая сварка, к ним относят:

1. Отсутствует потребность в защитной атмосфере;
2. Нет особых требований к зачистке места стыковки;
3. Сваривать можно заготовки любых форм;
4. Есть возможность полностью автоматизировать работу и с легкостью интегрировать сварку с остальными производственными процессами;
5. Способ является экологически чистым, при его использовании не применяются химикаты, а выделяемые пары образуются в очень небольшом количестве;
6. Ультразвуковая сварка не предполагает использование сверхвысоких температур, поэтому работать можно с металлами, которые чувствительны к теплу, а также с другими материалами различными по составу;
7. Расходные материалы, такие как электрод, проволока или припой не используются при ультразвуке;
8. Чтобы добиться соединения достаточно четверти секунды;
9. Экономичность со стороны энергозатрат;
10. Соединение всегда имеет эстетичный вид и высокую надёжность.

Недостатки

Как и любой другой способ соединения, ультразвуковая сварка имеет не только преимущества, но и отрицательные моменты:

• величина подвергающихся сварке деталей имеет свои ограничения, а именно не более 250 мм. Это объясняется тем, что могут возникать трудности с контролем амплитуды, а также ограничением в выходящей мощности датчика. Ещё это происходит из-за отсутствия возможности сонотрода, передать достаточную мощность звуковой волны;
• такая сварка не будет актуальной при соединении толстостенных материалов. Это значит, что одна из заготовок должна быть легкой обязательно, ведь она будет поглощать основное количество энергии;
• влага, которая может находиться в материале, должна присутствовать в небольшом количестве. А если её много, актуальным станет использование вибрационной сварки.

Как ультразвук воздействует на детали?

Все прекрасно понимают и учили ещё в школе, что вся твердая материя состоит из атомов, имеющих определённый порядок построения, это называется кристаллическая решетка. Эти частицы могут совершать возвратно-поступательные колебания, относящиеся к своему изначальному положению. Любое вещество имеет свою внутреннюю энергию, и чем она выше, тем большей будет амплитуда колеблющихся частиц. Когда это происходит, молекулы могут потерять имеющуюся связь между собой. В таком состоянии, но с амплитудой, которая понижена, собственно и происходит рекомбинация тех самых связей внутри вещества.

В итоге ультразвуковая сварка обеспечивает довольно надёжное соединение за очень короткий временной промежуток, путём дополнительного стимула, который даёт толчок для увеличения амплитуды колебаний. Для этого ультразвуковые волны направляются на место будущего соединения, где и происходят данные реакции. Это не занимает много времени и не является сверх трудоёмким процессом. Поэтому ультразвук — это один из самых приемлемых способов соединения для опытных сварщиков.

Используемое оборудование

Все оборудование для ультразвукового контроля сварки включат в себя несколько составляющих:

1. Механика, создающая давление на соединяемые детали;
2. Акустический узел, включающий в себя волновод;
3. За качеством и контролем процесса следит специальная аппаратура;
4. Генератор электроколебаний.

Некоторые задумываются о том, стоит ли пытаться сделать такое устройство своими руками? Это уместно только в том случае, если речь идет о высококвалифицированном работнике, так как дело придётся иметь с физическими, а также математическими расчетами. Если все правила не будут учитываться и произойдёт хотя бы малейшее отклонение от схемы требуемого оборудования, добиться качественного результата не получится, а в худшем случае детали не будут соединяться вовсе. Поэтому, прежде чем садится за такой проект, нужно быть на 100% уверенным в своих силах, обладать соответствующими знаниями и опытом.

Сферы использования ультразвуковой сварки

Ультразвуковая сварка не может похвастаться своей универсальностью в сваривании конструкций. С одной стороны, это идеальный способ соединения большего количества материалов. С другой, они должны отличаться высокой пластичностью и не иметь огромных линейных размеров. Только в таком случае с помощью ультразвука можно будет добиться самого качественного результата.

Если ультразвук будет использоваться для сварки металла с большой толщиной, это будет не практично и нерентабельно. Такой результат объясняется тем, что волны будут полностью гаситься до того, как достигнут края свариваемой поверхности. Также дисперсионные явления могут вызвать вторичные звуковые волны, а они, в свою очередь, будут преградой для резонансного явления в плотной среде.

А вот если речь идёт о сварке более мягких материалов (например, пластика), то в таком случае ситуация будет выглядеть намного положительней. Здесь не будут распространяться вторичные звуковые волны, а частицы на месте стыков будут быстро активироваться, что приведёт к скорейшему и качественному соединению.

Поэтому самым распространённым подвидом ультразвуковой сварки, является соединение с её помощью пластмасс. Её часто используют при большом промышленном производстве, а также во многих специализированных мастерских. Сварка актуальна в случае, когда невозможно применять стандартные методы, подразумевающие использование высоких температур, что не приведёт к положительному результату ремонт детали, которая имеет высокую чувствительность к теплу.

Выделение тепла при сварке ультразвуком

При работе с металлическими деталями, сварка с помощью ультразвука будет сопровождаться выделением определённого количества тепла. Оно образуется за счет пластической деформации и возникновением трения на поверхностях, подвергающихся соединению. Сама температура не является постоянной, а будет зависеть от ряда факторов, таких как твёрдость металла, а также его физических свойств (имеется в виду теплоёмкость и теплопроводность). Незначительным образом на это также повлияет выбранный режим сварочной работы.

В процессе сварки, специалисты заметили, что качество и надёжность соединения не зависит от температурных показателей. Это объясняется тем, что максимальная сцепка свариваемых поверхностей образуется ещё до того, как температура дойдет до своего пика. Иногда используется подогрев заготовок ещё до начала сварки, это поможет сделать швы намного прочнее и увеличит показатель пропускания ультразвуковых посылов через стыки конструкции.

Как работает оборудование?

Установка надёжной ультразвуковой сварки должна просчитываться до мелочей. Если все условия выполнены, она будет работать четко и без перебоев. Генератор нужен для создания электрических колебаний. Они переходят в состояние звуковых волн с высокой частотностью. Волны являются упругими. Значит передаваться, они будут через волноводы, сконструированные в виде стержней или полых трубок.

Как говорили ранее, молекулы характеризуются определённой частотой колебаний, и когда волны, совпадающие по частоте, входят в реакцию, это образует резонанс, то есть амплитуда движения частиц начинает увеличиваться. Это как раз то, что помогает сварить конструкцию. Когда молекулы начинают смещаться друг к другу, этого уже достаточно для надёжной стыковки. Но чтобы соединять различные материалы, нужны и разная частота колебаний, которая регулируется соответствующей аппаратурой.

Вывод

Способ сваривания деталей с помощью ультразвука, это эффективный метод, но не всегда. Стоит учитывать ряд физических и математических особенностей, которые необходимы для получения качественного результата. Процесс довольно сложный и требует высокой квалификации специалиста проводящего работы с соединениями, то же самое касается сооружения аппарата самостоятельно. Зачастую это не приводит к ожидаемому успеху.

что это за техника и как с ней варить пластмассу – Техника сварки на Svarka.guru

Сегодня соединением пластмассовых деталей уже никого не удивить — домашние мастера свободно владеют строительным феном или экструдером для соединения полимеров. Что такое сварка пластика в широком понимании этого процесса — это прочное соединение изделий из полимеров горячим способом, каждый метод отличается индивидуальными особенностями, но после застывания мы имеем высокого качества новую конструкцию.

Виды пластика, которые свариваются

Для соединения выбираются такие виды пластмасс:

• полиэтилен соединяется путем нагревания кромок, а затем он сжимается под давлением, чтобы не происходило коробления краёв;
• полипропилен используется для прочного соединения металлопластиковых труб, для этого используют специальный электропаяльник с мощностью до 1500 V, который создает температуру в месте соединения до 260° С;
• полистирол применяют для изготовления бытовых предметов, например, игрушек, одноразовой посуды;
• полихлорвинил — для соединения линолеума, натяжных потолков.

Сварщик пластмасс любого разряда обязан знать все виды пластмасс, применяемых в производстве, технологию сварки.

В отдельных отраслях современного производства используют разные виды сварки пластика, которые осуществляются с помощью:

• электрического разогрева соединяемых поверхностей;
• контактного теплового оплавления или проплавления;
• газового нагревателя с использованием пластиковых электродов или без них;
• высокой частоты электрического поля.

[stextbox id=’warning’]Процесс соединения любого вида пластика сопровождается выделением токсичного газа, летучих веществ, которые чрезвычайно вредны для здоровья, поэтому обязательно одевайте защитную маску.[/stextbox]

Материалы и инструменты

Пластик или пластмасса, а также искусственные полимеры за последние годы приобретают всё большую популярность для изготовления различных предметов для использования в быту. Производители позаботились о разнообразном инструменте для прочного соединения аналогичного состава деталей и труб, поэтому домашние мастера при ремонте уже давно используют оборудование, позволяющее выполнить сварку пластмасс без особых профессиональных навыков.

Самым распространенным видом считается соединение металлопластиковых труб для подачи воды или отопления в места проживания.

Прутки

Эти изделия используют как электроды, стержни для пайки по пластику при соединении листов или других деталей из пластмассы, полиэтилена. Размер их варьируется, как и конфигурация, например, диаметр от 3 до 7 мм, а стержни квадратного сечения для пайки пластика могут иметь большие размеры.

Прутки выпускаются двух видов: полиэтиленовые и полипропиленовые, качество изготовления высокое, они не портятся при длительном хранении, не деформируются. Ходовой размер 4—5 мм, используются для ремонта или надежного соединения листов полипропилена. Основное применение пластиковых электродов в сварочных экструдерах, где они разогреваются до полужидкого состояния горячим воздухом.

Разновидности оборудования

Аналогичное оборудование заказывают в интернете или приобретают в специальных магазинах. Все приспособления разделяются на такие группы:

1. Ручная аппаратура, работающая на основе горячего воздуха.
2. Сварочные экструдеры.
3. Машины для сварки листового материала.
4. Автоматические сварочные машины.

Среди такого изобилия сварочных аппаратов для соединения деталей из пластика покупателю трудно выбрать нужный агрегат, поэтому далее мы подробно опишем каждого представителя указанных выше групп.

Ручной фен

Различие среди модельного ряда только в мощности и эргономике, а суть агрегата всегда одна: нагревание припоя и кромки деталей до температуры частичного расплавления и последующее формирование прочного соединения.

На вопрос пользователей — как правильно сварить пластик, есть простой ответ: квадратный пруток укладывается в зазор между деталями, затем разогревают его и кромки строительным феном.

Это изделие по конфигурации напоминает аналогичный бытовой прибор для сушки волос, только мощность и температура намного больше. Пластик кромок деталей и прутка под воздействием горячего воздуха, расплавляется, получается однородная консистенция, которая после остывания представляет собой единое целое.

Регулировка температуры используется автоматическая или ручная, поэтому оборудование подходит как новичкам, так и профессионалам. Насадки продаются разные, что зависит от соединений: внахлест или встык. Диаметр и форма сопла пользователи подбирают в соответствии с опытом проведения подобных работ, а новички сверяются с инструкцией.

Бытовые фены стоят недорого, поэтому их используют для несложного ремонта, а промышленные фены применяют как инструмент при сварке труб и полимерных тканей.

Экструдер

Внешне он напоминает пистолет, на конце которого находится специальная насадка, в которую вставляется пруток из пластика или аналогичная круглая трубка. Принцип работы прост, как всё гениальное: пруток нагревается до полужидкого состояния и выдавливается на место стыковки деталей, где быстро застывает, образуя идентичное и прочное соединение.

За один проход соединяются толстые детали, а производительность намного больше чем у фена. Единственным недостатком считается невозможность соединения деталей из разнородного пластика, имеющего различную температуры плавления. Перед соединением кромки тщательно обрабатываются, удаляются загрязнения и жирные пятна, которые могут повлиять на качество и прочность будущего соединения.

При помощи такого агрегата можно производить армировку при сваривании пластмассы, чтобы укрепить шовное соединение или восстановить усиленную конструкцию.

[stextbox id=’info’]М. А. Ильясов, образование: автотехник, диагностика автотранспорта, специальность: слесарь 6 разряда, опыт работы с 1998 года: «Экструдерами часто пользуются механики СТО для ремонта пластиковых бамперов и аналогичных деталей».[/stextbox]

Агрегат контактной сварки

Это оборудование основано на контактных видах сварочных технологий, где применяется воздействие кратковременных тепловых импульсов совместимых с механическим давлением. Такая техника используется на производственных предприятиях, специализирующихся на выпуске продукции из сваренных пластиковых листов. Поэтому их часто называют агрегатами для сварки листовых полимеров.

Сварочные аппараты для пластика

Такое оборудование применяется для герметичных соединений, когда требуется сварить сложные технологические узлы из полимеров. Аналогичные сварочные агрегаты используется только на крупных предприятиях, т. к. стоимость их приобретения и обслуживания довольно высокая.

Технология выполнения

В производственных целях такие методы надежного соединения полимерных конструкций применяют в тех случаях, когда:

• соединяемые части, детали и заготовки состоят из однородного пластика или материалов с близкими значениями по прочности и молекулярному составу;
• не допускается присутствие чужеродных вкраплений или прослоек на основе клея;
• основным требованием к процессу соединения является механизация, автоматизация и высокая производительность.

Применение сварки пластика дуене рекоментся при разнородности материалов, потому что во время больших нагрузок возникает расслоение сварных швов.

Горячая газовая технология

Такой вид соединения применяется с использованием тепла, когда его носителем является газ: аргон, кислород или так далее, но самым экономичным признан воздух, потому что его составляющие не агрессивны к полимерам.

Термическая

Простейшими аппаратами признаны паяльники, работающие от сети с напряжением 220 В, для лучшего разогрева соединяемых поверхностей применяются специальные насадки. Охлаждение стыков, специально обработанных и зачищенных до начала плавления, происходит под давлением, чтобы шовное соединение было качественным.

Специальное оборудование для сварки листового пластика в больших объемах применяется в производственных целях. Пластиковые и металлопластиковые трубы, обеспечивающие домостроения водой и теплом, соединяются муфтовой сваркой. Для этих целей используется специальный паяльник, при помощи которого разогреваются законцовки труб и затем происходит их прочное сваривание под давлением. Инструкция по сварке пластиковых труб прилагается к каждому аналогичному агрегату.

Высокочастотная

Этот метод экономичен и применяется во многих сферах промышленности, сварка осуществляется между двумя электродами из металла, между которыми проходит ток высокой частоты 30—75 МГц. Соединяемые детали, например, кромки листов винипласта толщиной 0,5—2,0 мм нагреваются в высокочастотном электрическом поле до нужной температуры, а затем остывают под давлением.

Существуют два метода соединения: встык и внахлест, при втором варианте кромки соединяются со скосом в 45 градусов или без него, ширина шовного соединения 2—4 мм, а скорость сварки —3 м/мин.

Ультразвуковая

Это универсальная методика соединения полимеров, когда применяется локальный нагрев, который по температурным показателям близок к параметрам расплавления, исключает перегрев материала, что происходит иногда при использовании других методов. Используется частота от 17 до 45 кГц, а электрические колебания преобразуются в механические для рабочего инструмента, которые передаются материалу.

Фрикционная

При активном трении вырабатывается теплота, которая заставляет материалы частично расплавляться, а сильное сжатие до 1 МПа, помогает прочному соединению. Преимущество способа в быстром соединении, а недостаток — свариваются детали тел вращения, применяется только для жестких структур термопластика.

При помощи лазера

Аналогичная технология впервые была применена в 70-х годах прошлого столетия, но и сегодня она остается очень дорогой, поэтому не выдерживает конкуренции с другими видами прочного соединения пластика. Такие системы обработки пластмассы с успехом применяются: в автомобилестроении на автоматических линиях по сборке пластиковых деталей; в электронной промышленности, где требуется бережное и осторожное отношение к мелким деталям, например, платам блоков электронного управления.

При производстве медицинского оборудования, где требуются особые условия стерильности, во время герметической упаковки продуктов питания на молокозаводах и мясокомбинатах. Лазерная сварка полимеров позволяет соединить деталь со сложной геометрической конструкцией, где другие методы бессильны.

С растворением

Один и простейших методов прочного соединения, основанный на растворении кромок пластиковых деталей и последующим их сильном сжатии до полного отвердевания. Для ускорения процесса иногда применяется несильное нагревание конструкций. Недостатки: токсичность растворителей, поэтому используется в исключительных случаях.

Для домашних условий

У себя дома можно использовать строительный фен, паяльник для соединения труб, методику склеивания пластмассы, набор с термопистолетом и вариант с растворителями, но надо помнить о вредных газах, выделяемых нагретым до температуры плавления полимером, и обеспечить хорошее проветривание, эти же условия необходимы при использовании токсичных растворов.

Выводы

Самостоятельно можно соединять пластиковые детали и трубы в домашних условиях, но при этом надо иметь навыки работы с представленными выше агрегатами и строго выполнять технику безопасности.

[stextbox id=’warning’]Также вы можете прочитать на нашем сайте статью о склеивании пластика при помощи холодной сварки[/stextbox]

Ограничения ультразвуковой сварки пластмасс

Материалы компонентов

Материалы для ультразвуковой сварки компонентов, возможно, являются наиболее важным ограничением — процесс работает лучше всего, когда оба компонента сделаны из одинаковых аморфных полимеров. Если только один из ваших компонентов подходит для сварки (или они несовместимы), вам следует рассмотреть соответствующие методы ультразвукового соединения. Если ни один из материалов не подходит для сварки (например, вы соединяете термореактивные пластмассы), вам нужно искать другой метод соединения.

Размеры

Размер непрерывного ультразвукового сварного шва зависит от рога (сонотрода), который его делает. Но размер сонотродов ограничен физическими ограничениями, основанными на длине волны используемого ультразвука. Вот некоторые типичные «практические правила» для сонотродов осевого режима (которые используются при сварке пластмасс):

• длина сонотрода составляет половину длины волны
• Максимальный диаметр (или другой поперечный размер) составляет одну треть длины волны, чтобы избежать помех от других видов вибрации

Но какая длина волны? Это зависит от рабочей частоты и скорости звука материала сонотрода.В большинстве случаев (при использовании минимальной частоты 20 кГц и обычных материалов, таких как алюминий, титан или нержавеющая сталь) максимальная длина волны составляет около 250 мм (10 дюймов). Таким образом, согласно вышеприведенным правилам, поперечный размер сонотрода не может превышать 80 мм (чуть более 3 дюймов). Для получения дополнительной информации об этих расчетах см. Калькулятор сонотрода.

Конечно, эти правила можно нарушить или, по крайней мере, избежать! Более низкие частоты, вплоть до 15 кГц или меньше, позволяют использовать сонотрод большего размера, но со значительно повышенным слышимым шумом.Сонотроды большего размера часто конструируются с использованием серии слотов, разделяя их на секции, каждая из которых индивидуально подчиняется правилам. Или могут использоваться альтернативные режимы вибрации (например, радиальная), которые полностью устраняют эти ограничения. В большинстве случаев, хотя более крупные секции будут иметь дополнительные, более сложные собственные правила — анализ методом конечных элементов и значительный объем работы по созданию прототипа потребуется для достижения успешной конструкции сонотрода.

Чтобы избежать необходимости в сложных сонотродах или когда очень большие компоненты делают невозможным полноразмерный сонотрод, существуют другие подходы, такие как точечная сварка и сканирование (перемещение компонента под рупор), а вращающиеся рупоры иногда используются для создания непрерывных линейные швы.

Мощность

Мощность, необходимая для процесса ультразвуковой сварки, в основном зависит от размера сварного шва, свариваемых материалов и эффективности передачи энергии через сварной шов. В большинстве ультразвуковых систем используются системы управления для автоматической регулировки потребляемой мощности в соответствии с требованиями технологического процесса, но, очевидно, в пределах возможностей генератора и преобразователя. В современной электронике, используемой в ультразвуковых генераторах, именно преобразователь определяет максимальную мощность, с которой может справиться система, из-за тех же ограничений на физический размер, которые обсуждались выше для сонотродов.Современные ультразвуковые преобразователи часто могут работать с мощностью 3 кВт, а некоторые заявляют, что она достигает 6 кВт, что должно расширить границы жизнеспособности ультразвуковой сварки.

Использование нескольких датчиков можно рассматривать как решение этой проблемы, но на практике этого трудно достичь в системах с осевым режимом, которые используются для сварки пластмасс, если только датчики не могут быть применены для полного разделения ультразвуковых систем. Таким образом, несколько ультразвуковых систем могут выполнять отдельные сварные швы в нескольких местах компонентов.

В некоторой степени можно компенсировать ограниченную мощность за счет увеличения времени сварки, но это в лучшем случае неидеально, а в некоторых случаях может вообще не работать. Основная проблема заключается в том, что большее время позволяет лучше отводить тепло из зоны сварки.

Ультразвуковой сварочный аппарат для пластмасс

от Texsonic Ultrasonics Corp .. Поставщик из Тайваня. Идентификатор продукта 346817.

Ультразвуковой сварочный аппарат обладает высокой прочностью при сварке различных пластиковых деталей и отвечает требованиям водонепроницаемости и герметичности.Он может сваривать многие виды пластмассовых материалов, таких как: АБС, ПС, ПП, ПЭ, ПК, ПВХ, НЕЙЛОН, НОРЛИЛ, АЦЕТАЛ, ПОЛИСУЛЬФОН и т. Д. Подходит для сварки небольших пластиковых деталей одного вида, наиболее интегрированных, самых маленьких и легких моделей. на рынке в настоящее время. заявка 1.Игрушечная промышленность: игрушечный пистолет, телефон, тряпка для ребенка, общие пластиковые игрушки. 2. Электроника: чехол для часов с клеем, нейлоновый ремешок, компьютер, чехол для звуковой коробки, аккумулятор для мобильного телефона. 3. Легкая промышленность: задний фонарь, поворотный фонарь, отводное зеркало и т. Д.4. Упаковочная промышленность: косметическая коробка, коробка из ПВХ, тюбики для зубной пасты и т. Д. 5. Общие коммерческие продукты: лента для пишущей машинки, видео коробка. 1. Установлен высокоточный сплиттер с мощной ультразвуковой сваркой, обеспечен прекрасный сварочный эффект. 2. Установлен высококачественный осциллятор, высокое качество, надежное рабочее состояние. Используйте разные формы; Вы можете реализовать различные сварочные работы. 3. Автоматическая система защиты от перегрузки. 4. Регулируемый горизонтальный уровень, легкий сварочный рог 5.Имеют резонансную частоту при нагрузке, разгрузке, без регулировки частоты сварочного рожка 6. высокомощный станок, который применяется для больших заготовок. 7. Использование легированной стали, чтобы частота оставалась сильной и стабильной. 8. Все вышеперечисленные конструкции и параметры регулируются в соответствии с особыми требованиями заказчика. МОДЕЛЬ: CN-2015 CN-2615CN-3215 ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ: 2000 Вт 2600 Вт 3200 Вт ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ: 220/380 В * 3 фазы 50/60 Гц 220/380 В * 3 фазы 50/60 Гц 220/380 В * 3 фазы 50/60 Гц ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА: 0.6 МПа 0,6 МПа 0,6 МПа ВРЕМЯ ВЫХОДА: 0,1-99 с 0,1-99 с 0,1-99 с ПЛОЩАДЬ СВАРКИ: Ã? 200 200? 200 Ã? 210 ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ: 300 * 200 * 850 мм 300 * 200 * 850 мм 300 * 200 * 850 мм ЧАСТОТА: 15 кГц 15 кГц 15 кГц ПРИВОДНОЙ РЕЖИМ: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ХОД: 70ММ 70ММ 70ММ СИСТЕМА ВИБРАЦИИ: Автостимуляция Автостимуляция Автостимуляция РЕЖИМ РАБОТЫ: АВТО / РУЧНОЙ АВТО / РУЧНОЙ АВТО / РУЧНОЙ МАКСИМАЛЬНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ: 1.2 кВт 1,2 кВт 1,2 кВт ВЕС НЕТТО: 550 кг 550 кг 550 кг

Ультразвуковая сварка — SONOTRONIC

Один или несколько термопластов соединяются друг с другом в зоне соединения во время ультразвуковой сварки по времени.

Ультразвуковая сварка используется везде, где используются термопласты, и к способу соединения предъявляются строгие требования. По сравнению с другими методами сварки ультразвуковая сварка особенно подходит там, где требуется быстрое время процесса в сочетании с высокой надежностью процесса или если не используются другие наполнители или растворители.Ультразвуковая сварка также характеризуется качеством, прочностью и точной воспроизводимостью сварных швов.

Сам процесс особенный. В зависимости от области применения результаты сварки зависят от различных параметров. При ультразвуковой сварке высокочастотные механические колебания вызывают трение между молекулами и поверхностью раздела в зоне соединения. Это создает тепло, необходимое для сварки, и материал пластифицируется. После воздействия ультразвука достигается однородная стабилизация зоны соединения в результате короткого времени охлаждения при сохранении сварочного давления.Кроме того, на результат сварки влияет как геометрия сонотродов и опоры, так и форма в самой зоне сварки. Основные характеристики и преимущества ультразвуковой сварки:

• Сварка различных термопластов в зависимости от их совместимости с полимерами, таких как ПП, ПВХ, ПЭ, ПЭТ, АБС, композиты, ткани, флис или пленки
• Очень быстрое время обработки
• Очень хороший контроль процесса и надежность за счет контроля параметров сварки
• Выборочная подача энергии посредством цифрового управления процессом сварки
• Стабильное качество сварки с визуально безупречным, стабильным и воспроизводимым сварным швом
• Визуально привлекательная форма сварного шва благодаря индивидуальному отпечатку наковальни
• Экологически чистая техника
• Низкое потребление энергии при сварке
• Без растворителей и присадок для сварки
• Утилизация свариваемых деталей по типу
• Инструменты для холодной сварки
• Без прогрева машины
• Нет повреждений заготовок при остановке станка
• Нет повреждений и складок в свариваемом материале
• Отсутствие нагрева упаковываемых товаров, например, в упаковочной промышленности
• Быстрая и простая замена сварочного инструмента
• Воздухо- и водонепроницаемые сварные швы
• Водонепроницаемая сварка участков, загрязненных жиром, маслом или натуральными волокнами
• Идеально подходит для запечатывания, например, упаковки.

Являясь экспертом в области ультразвуковых технологий, компания SONOTRONIC разрабатывает и производит стандартные и специальные машины с приспособлениями для ультразвуковой сварки для решения самых разных задач в различных секторах. Например, в автомобильной промышленности свариваются в основном внутренние или внешние компоненты, тогда как в упаковочной промышленности упаковка запечатывается ультразвуком. В текстильной промышленности текстильные изделия из термопластичных тканей могут быть соединены абсолютно плотными швами путем сплавления материалов благодаря ультразвуковой технологии.Другие отрасли промышленности пластмасс, такие как бытовая техника, электроника и электротехника или медицинское машиностроение, используют преимущества ультразвуковой сварки для соответствующих применений.

Ультразвуковая штамповка — SONOTRONIC

Запатентованная ультразвуковая штамповка от SONOTRONIC позволяет делать точно определенные отверстия очень высокого качества в пластиковых компонентах или текстиле. Кроме того, в процессе штамповки на краях материала может быть тиснение или сварка.

Запатентованная ультразвуковая система перфорации обеспечивает наилучшее качество при сохранении гибкости. При врезании на перфорированной поверхности не образуется трещин или ворса. Еще одно преимущество заключается в том, что с помощью этого процесса возможно разделенное постоянное радиальное тиснение независимо от толщины материала. Сама штамповка визуально чиста как для окрашенного, так и для неокрашенного пластика.

Процесс похож на ультразвуковую сварку, с той разницей, что детали не соединяются, а разделяются.Ультразвуковые колебания нагревают пластик в зоне разделения, так что штамповка может осуществляться с меньшей силой (по сравнению с механической штамповкой) кромками лезвия инструмента. Для этого либо наковальня, либо сонотрод задают геометрию пуансона. С помощью этого процесса как внешнюю, так и внутреннюю формы можно обрабатывать отдельно или вместе.

Ультразвуковая штамповка с сонотродами в форме лезвия ножа для внешних форм (слева), внутренних форм (в центре) и внешних и внутренних форм (справа)

Благодаря специальной конструкции сонотрода, радиус может быть выдавлен непосредственно после разделения.Для этого нагретый ультразвуком пластик трансформируется на разделительной кромке.

Кроме того, форма наковальни или сонотродов позволяет сочетать ультразвуковую штамповку и сварку, так что термопласты также можно сваривать или герметизировать в процессе разделения.

Ультразвуковая штамповка также очень похожа на ультразвуковую сварку по своим технологическим характеристикам. По сравнению с другими технологиями штамповки или разделения, запатентованная ультразвуковая система штамповки по существу имеет следующие характеристики и преимущества:

• Вырубной штамп с ультразвуковым приводом снижает усилие штамповки
• Отсутствие трещин на поверхности штамповки
• Независимое, постоянное, радиальное тиснение, независимо от толщины материала
• Визуально чистая штамповка окрашенных и неокрашенных пластиков
• Без последующих изменений в результате штамповки пластмасс, которые уже были окрашены
• Краска, нанесенная при радиальном тиснении
• Установка для совмещения сварочных и пробивных работ, эл.грамм. для запечатывания и разделения упаковки
• Интеграция технологии ультразвуковой штамповки в процессы глубокой вытяжки

Как разработчик технологии и лидер на рынке ультразвуковой штамповки, SONOTRONIC применяет эту технологию в стандартных и специальных машинах для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности. В частности, от инноваций выигрывает автомобильная промышленность. Например, отверстия для парковочных датчиков или систем очистки фар с радиальным тиснением могут быть встроены непосредственно в уже окрашенные бамперы, чтобы обеспечить визуально выдающееся качество.

Сочетание ультразвуковой штамповки и сварки открывает новые возможности в упаковочной промышленности. Упаковку можно запечатать и разделить с помощью ультразвука за один процесс — даже через жидкости или влажное содержимое. Кроме того, другие секторы, такие как текстильная промышленность, бытовая техника, электроника и электротехника, а также медицинское машиностроение, также используют преимущества ультразвуковой штамповки для соответствующих применений.