การเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นเสียง: หลักการทำงาน วัสดุ และการออกแบบข้อต่อ

ชิ้นส่วนพลาสติกไม่ค่อยปล่อยให้เครื่องขึ้นรูปพร้อมใช้งาน จะต้องปิดตัวเรือน โครงตัวกรองได้รับการแก้ไขแล้ว ขั้วต่อที่ปิดสนิทเพื่อไม่ให้รั่ว การเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นอัลตราโซนิกทำงานเหล่านั้นโดยการเปลี่ยนการสั่นสะเทือนความถี่สูงให้เป็นความร้อนตรงจุดที่ทั้งสองส่วนมาบรรจบกัน: พลาสติกอ่อนตัว ละลาย และแข็งตัวใหม่ภายในเสี้ยววินาที โดยไม่ต้องใช้กาวผสม ไม่มีตัวทำละลายในการระบายอากาศ และไม่มีสกรูในการขึ้นรูป

เราสร้างอุปกรณ์นี้และใช้เวลาส่วนใหญ่ในโรงงานของลูกค้า ซึ่งมีคำถามเดิมๆ ซ้ำแล้วซ้ำอีก พลาสติกชนิดใดที่สามารถเชื่อมได้จริง? ข้อต่อควรมีรูปร่างอย่างไร? ตัวเลขบนคอนโทรลเลอร์ควบคุมอะไรได้จริงๆ? ส่วนด้านล่างนี้เป็นไปตามกระบวนการตั้งแต่ฟิสิกส์พื้นฐานไปจนถึงการเลือกวัสดุและการออกแบบข้อต่อไปจนถึงการตั้งค่าบนแผงควบคุมการทำงาน

การเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงทำงานอย่างไร

เครื่องอัลตราโซนิคคือห่วงโซ่ของการแปลงพลังงาน แหล่งจ่ายไฟหลักเข้าที่ปลายด้านหนึ่งและมีสารหลอมควบคุมปรากฏขึ้นที่ข้อต่อที่อีกด้านหนึ่ง

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแปลงกำลังไฟหลักเป็นสัญญาณไฟฟ้าความถี่สูง โดยปกติจะอยู่ที่ 20 kHz โดยมีความถี่ทั่วไป 15 kHz สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ และ 30 ถึง 35 kHz สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก
2. ทรานสดิวเซอร์จะเปลี่ยนสัญญาณนั้นให้เป็นการสั่นสะเทือนทางกลในความถี่เดียวกัน โดยมีการวัดการเคลื่อนไหวในหน่วยไมโครเมตร
3. บูสเตอร์และแตรจะขยายการสั่นสะเทือนและกดไปที่ส่วนบน เขาสัตว์เป็นส่วนประกอบเดียวที่สัมผัสกับพลาสติก และใบหน้าของมันก็ได้รับการออกแบบให้เข้ากับข้อต่อที่อยู่ด้านล่าง
4. เครื่องกดแบบนิวแมติกหรือเซอร์โวจะจับยึดทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันด้วยแรงควบคุม
5. แรงเสียดทานและการเคลื่อนที่ระหว่างโมเลกุลที่บริเวณหน้าสัมผัสจะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจนกระทั่งพลาสติกละลาย โดยปกติภายในไม่กี่สิบส่วนของมิลลิเมตรของส่วนต่อประสาน
6. การสั่นสะเทือนหยุดลง ความดันถูกคงอยู่ชั่วครู่ และสารที่หลอมละลายจะแข็งตัวเป็นพันธะที่มักจะแข็งแรงกว่าวัสดุที่อยู่รอบๆ

มีสองวิธีในการนำไปใช้ ในการเชื่อมแบบจุ่ม แตรจะเคลื่อนลงมาบนชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ และเชื่อมจุด ลวดลายซี่โครง หรือข้อต่อทั้งหมดในรอบเดียว ในการเชื่อมอย่างต่อเนื่อง แตรจะเคลื่อนที่ไปตามชิ้นส่วน ปิดผนึกตะเข็บยาวและแผงกว้างโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือขนาดเท่ากับผลิตภัณฑ์

กระบวนการนี้ให้อะไรแก่คุณ และกระบวนการจะหยุดที่ใด

ข้อดีนั้นง่ายต่อการแสดงรายการ:

• ความร้อนถูกสร้างขึ้นภายในข้อต่อแทนที่จะใช้จากภายนอก ดังนั้นพื้นผิวที่มองเห็นได้จึงสะอาดและบริเวณที่ตกแต่งแทบจะไม่ได้รับความเสียหาย
• รอบการทำงานนั้นสั้น มักจะอยู่ใต้เสี้ยววินาที ซึ่งเหมาะกับการประกอบแบบอัตโนมัติและการขึ้นรูปแบบปริมาณมาก
• ไม่มีวัสดุสิ้นเปลือง: ไม่มีกาว ตัวทำละลาย เทปหรือตัวยึด และไม่มีเวลาในการบ่ม
• ข้อมูลกระบวนการ เช่น พลังงานการเชื่อม เวลาการเชื่อม และระยะการยุบตัว สามารถบันทึกทีละส่วนได้
• พันธะสามารถกันอากาศเข้าและกันน้ำได้ ซึ่งมีความสำคัญสำหรับตัวกรอง อุปกรณ์ทางการแพทย์ และตัวเชื่อมต่อของเหลว

ขีดจำกัดก็ชัดเจนเช่นกัน พลาสติกเทอร์โมเซ็ต อีลาสโตเมอร์และโฟมส่วนใหญ่ไม่ได้เชื่อมอย่างมีประโยชน์ พวกมันถ่านหรือดูดซับแรงสั่นสะเทือนโดยไม่ละลาย ชิ้นส่วนจะต้องให้แตรนั่งอยู่ที่ไหนสักแห่งและมีเส้นทางที่ชัดเจนเพื่อให้การสั่นสะเทือนไปถึงข้อต่อ ผนังที่หนามากนั้นทำได้ยาก และส่วนประกอบที่แบนยาวอาจต้องใช้แตรหลายอันหรือการสแกน อุปกรณ์จับยึดและแตรที่ได้รับการปรับแต่งอย่างเหมาะสมเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ ไม่ใช่อุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม

พลาสติกชนิดใดที่เชื่อมได้ดีจริงๆ

ปัจจัยที่ใหญ่ที่สุดคือพฤติกรรมของโพลีเมอร์เมื่อมีการสั่นสะเทือนผ่านไป พลาสติกอสัณฐาน เช่น ABS, โพลีสไตรีน, โพลีคาร์บอเนต, PMMA และ PVC ส่งพลังงานล้ำเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกมันจะค่อยๆ นิ่มลงในช่วงอุณหภูมิ เชื่อมที่แอมพลิจูดปานกลาง และมักจะเชื่อมได้ห่างจากแตร ข้อต่ออาจอยู่ต่ำกว่าจุดสัมผัส 10 มม. หรือมากกว่า

พลาสติกกึ่งผลึก รวมถึง PP, PE, PA, POM, PET และ PBT มีพฤติกรรมแตกต่างออกไป จุดหลอมเหลวที่แหลมคมและโครงสร้างผลึกดูดซับแรงสั่นสะเทือน ดังนั้นจึงต้องการแอมพลิจูดที่สูงกว่า แรงที่มากกว่า และข้อต่อที่ใกล้กับแตร ซึ่งโดยปกติจะอยู่ภายในประมาณ 6 มม. เมื่อจำเป็นต้องมีการผนึกที่แข็งแรงหรือปิดผนึก โดยทั่วไปจะต้องมีข้อต่อแบบรับแรงเฉือน แทนที่จะเป็นตัวกำหนดทิศทางพลังงานแบบธรรมดา เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมในบันทึกของเราที่ วัสดุชนิดใดที่เหมาะกับการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกและมีข้อจำกัดในทางปฏิบัติ .

รายละเอียดอื่นๆ อีกสามประการตัดสินความสำเร็จบ่อยกว่าที่เอกสารข้อมูลเรซินแนะนำ เกรดดูดความชื้น เช่น PA และ PC ควรทำให้แห้งก่อนการเชื่อม สารตัวเติมและสารแต่งสีเปลี่ยนความแข็งและการส่งผ่านพลังงาน ดังนั้นไนลอนที่เติมแก้ว 30% จึงมีพฤติกรรมค่อนข้างแตกต่างจากเกรดที่ไม่ได้เติม สุดท้ายนี้ การปนเปื้อนของจาระบี สารถอดแม่พิมพ์ หรือการปนเปื้อนของซิลิโคนบนพื้นผิวข้อต่อสามารถหยุดการเชื่อมได้อย่างสมบูรณ์ พลาสติกสองชนิดที่แตกต่างกันสามารถเชื่อมได้เฉพาะเมื่อช่วงการหลอมเหลวทับซ้อนกันและทั้งคู่เข้ากันได้ทางเคมีเท่านั้น มิฉะนั้นการออกแบบจะต้องมีลูกโซ่ทางกลแทน

การออกแบบร่วม: ผู้อำนวยการด้านพลังงาน ข้อต่อรับแรงเฉือน และเครื่องมือ

การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นเรื่องที่ไม่อาจให้อภัยเกี่ยวกับเรขาคณิตได้ ข้อต่อจะต้องรวมพลังงานไว้ที่พื้นที่สัมผัสเริ่มต้นเล็กๆ เพื่อให้การหลอมละลายเริ่มคาดเดาได้ นั่นคืองานของผู้อำนวยการด้านพลังงาน: สันสามเหลี่ยมขึ้นรูป โดยทั่วไปจะมีความสูง 0.2 ถึง 0.5 มม. ในพลาสติกอสัณฐาน และ 0.5 ถึง 0.8 มม. ในชิ้นกึ่งผลึก โดยมีมุมยอดประมาณ 60 ถึง 90 องศา มันจะละลายก่อน ไหลผ่านข้อต่อและก่อตัวเป็นพันธะ ในกรณีที่ชิ้นส่วนต้องจัดแนวได้เอง หรือในกรณีที่วัสดุเป็นแบบกึ่งผลึก โดยปกติแล้ว ขั้นบันได ลิ้นและร่อง หรือข้อต่อแบบเฉือนมักจะทำหน้าที่ได้ดีกว่า

เหนือข้อต่อคือเครื่องมือ เขาที่เล็กเกินไปจะเน้นความเครียดและทำเครื่องหมายส่วนนั้น อันที่ใหญ่เกินไปอาจไม่สะท้อนเท่ากัน อุปกรณ์จับยึดจะต้องยึดส่วนล่างไว้อย่างมั่นคง เนื่องจากพลังงานที่เคลื่อนย้ายอุปกรณ์คือพลังงานที่สูญเสียไปจากการเชื่อม เครื่องมือสั่งทำพิเศษเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการที่เราพูดคุยกับลูกค้าเป็นส่วนใหญ่ และอธิบายถึงปัญหาการผลิตที่ยุ่งยากอยู่เป็นจำนวนมาก

แม่พิมพ์อัลตราโซนิกแบบกำหนดเองสำหรับการเชื่อม การตัด และการซีล สำหรับความต้องการเครื่องมือแบบกำหนดเองที่แตรและฟิกซ์เจอร์พอดีส่งผลต่อการประมวลผลอัลตราโซนิกที่ทำซ้ำได้ ผลิตภัณฑ์นี้นำเสนอแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงและปรับเปลี่ยนได้ ดูผลิตภัณฑ์ →

การตั้งค่าหน้าต่างกระบวนการ

เมื่อชิ้นส่วนและข้อต่อถูกต้องแล้ว การตั้งค่าเครื่องจักรจะตัดสินใจว่ากระบวนการจะทำซ้ำทีละกะหรือไม่ ตัวแปรหลักคือ:

• แอมพลิจูด กำหนดโดยแตรและบูสเตอร์รวมกัน พลาสติกกึ่งผลึกต้องการมากขึ้น ชิ้นส่วนที่บอบบางน้อยลง
• แรงเชื่อม: น้อยเกินไปทำให้การสัมผัสและการมาร์กบนพื้นผิวไม่ดี การบีบมากเกินไปจะละลายออกจากรอยต่อก่อนที่จะเซ็ตตัว
• แรงกระตุ้น ซึ่งกำหนดว่าสัญญาณอัลตราโซนิกจะเริ่มเมื่อใดหลังจากที่แตรสัมผัสกับชิ้นส่วน
• ความเร็วลง ซึ่งควบคุมผลกระทบต่อชิ้นส่วนและความถี่ที่แตรจะบรรจบกับข้อต่อ
• เวลาเชื่อม พลังงาน หรือระยะทาง — วิธีทั่วไปสามวิธีในการหยุดวงจร โหมดระยะทางคือการวัดที่ตรงที่สุดว่าชิ้นส่วนต่างๆ ยุบเข้าหากันเป็นระยะทางเท่าใด
• จับเวลา ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนถูกยึดในขณะที่วัสดุหลอมแข็งตัว

เปลี่ยนตัวแปรทีละตัว และบันทึกหน้าต่างแทนที่จะเป็นการตั้งค่าสีทองเพียงตัวเดียว กระบวนการที่ทำงานในเวลาเชื่อมครั้งเดียวไม่อยู่ภายใต้การควบคุม สิ่งหนึ่งที่สร้างชิ้นส่วนที่ดีโดยค่าพลังงานช่วงเล็กๆ มักจะเป็น

การเลือกเครื่องจักร: อุปกรณ์ตั้งโต๊ะ อุปกรณ์พกพา และกราวด์ตรงกลาง

สำหรับการผลิตในปริมาณมาก คำตอบตามปกติคือเครื่องตั้งโต๊ะที่มีเสาแข็ง เครื่องอัดแบบนิวแมติกหรือเซอร์โว และแท่นที่ได้รับการปรับแต่งอย่างดี ความถี่มีความสำคัญ: หน่วย 15 kHz ให้แอมพลิจูดที่มากกว่าสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือกึ่งผลึก 20 kHz เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานทั่วไป และเครื่อง 30 ถึง 35 kHz เหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กและละเอียดอ่อนซึ่งการทำเครื่องหมายหรือการเชื่อมเกินเป็นปัญหาอย่างแท้จริง

AH-DSL 15KHz 4200W เครื่องเชื่อมพลาสติกอัลตราโซนิค สำหรับการผลิตในปริมาณมาก เครื่องอัลตราโซนิค 15 kHz นี้นำเสนอระดับแม่พิมพ์ที่ปรับได้ การติดตามความถี่แบบดิจิทัล และชั้นวางแบบเสากลมสำหรับการเชื่อมและการฝังพลาสติก ดูผลิตภัณฑ์ →

ไม่ใช่ทุกงานที่สมควรได้รับเซลล์การผลิต สำหรับต้นแบบ งานซ่อมแซม การประกอบในปริมาณน้อย หรือชิ้นส่วนที่ไม่สามารถยกขึ้นโต๊ะได้ ช่างเชื่อมมือถือจะทำงานแบบเดียวกันในมือของผู้ปฏิบัติงาน หน่วยการเชื่อมแบบจุดตั้งอยู่ระหว่าง: เข้าถึงเข้าไปในแม่พิมพ์ขนาดใหญ่เพื่อเชื่อมบอส คลิป หรือซี่โครงเฉพาะที่โดยไม่ต้องใช้แตรขนาดเต็ม

AH-30 Sonic เครื่องเชื่อมเฉพาะจุดอัลตราโซนิคแบบมือถือ สำหรับการสร้างต้นแบบ การซ่อมแซม หรือการประกอบในปริมาณน้อย เครื่องเชื่อมจุดแบบมือถือขนาดกะทัดรัดนี้ให้การทำงานที่ 28/35 kHz และรอยเชื่อมที่สะอาดโดยไม่ต้องใช้วัสดุอุด ดูผลิตภัณฑ์ →

ที่ข้อต่อเหล่านี้ปรากฏทุกวัน

• ยานยนต์: อุปกรณ์ตกแต่งภายใน ตัวเรือนหลอดไฟ เซ็นเซอร์ และถังเก็บของเหลว
• การแพทย์และห้องปฏิบัติการ: เรือนตัวกรอง ส่วนประกอบทางหลอดเลือดดำ หน้ากาก และบรรจุภัณฑ์ปลอดเชื้อ
• บรรจุภัณฑ์: จุกพวยแบบซอง แผงบลิสเตอร์ และฝาปิดที่ต้องป้องกันการรั่วซึม
• สินค้าอุปโภคบริโภค: แผงเครื่องใช้ไฟฟ้า ของเล่น ตู้อิเล็กทรอนิกส์ และชุดแบตเตอรี่
• ผ้าไม่ทอและผลิตภัณฑ์ที่ใช้แล้วทิ้ง: การประสานชั้นของหน้ากากและผลิตภัณฑ์เพื่อสุขอนามัย โดยที่การสั่นสะเทือนแบบเดียวกันจะรวมเข้ากับเส้นใยแทนที่จะเป็นการขึ้นรูป

การแก้ปัญหารอยเชื่อมที่อ่อนแอ แฟลช และส่วนที่ทำเครื่องหมายไว้

ปัญหาส่วนใหญ่เกิดขึ้นได้จากสาเหตุหลายประการ นี่คือรายการโปรดที่เราดำเนินการเป็นอันดับแรก

นิสัยเล็กๆ น้อยๆ ที่ทำให้กระบวนการเชื่อมแข็งแรง

หลังจากติดตั้งไปไม่กี่ร้อยครั้ง กิจวัตรที่สำคัญก็ดูไม่สวยงาม รักษาพื้นผิวข้อต่อให้สะอาดและแห้ง และจัดเก็บเรซินดูดความชื้นอย่างเหมาะสม ตรวจสอบแรงบิดของแตรที่จุดเริ่มต้นของทุกกะ เนื่องจากปล่องหลวมจะเปลี่ยนความถี่และทำให้รอยเชื่อมเสียหายอย่างเงียบๆ ถือว่าฟิกซ์เจอร์เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องจักรมากกว่าเป็นอุปกรณ์เสริม บันทึกพลังงานและการยุบตัวของชิ้นส่วนที่ดี จากนั้นใช้บันทึกนั้นเป็นข้อมูลอ้างอิงเมื่อมีบางสิ่งลอยไป และเมื่อข้อต่อพิสูจน์ได้ยาก ให้ดูที่รูปทรงก่อนจะเข้าถึงกำลังมากขึ้น โดยส่วนใหญ่แล้วคำตอบจะอยู่ที่การออกแบบชิ้นส่วน ไม่ใช่ในตัวควบคุม

หากต้องการพูดคุยเจาะลึกเฉพาะส่วนทีมงานได้ที่ เครื่องจักรฉางโจว Aoheng ได้สร้างอุปกรณ์การเชื่อม ตัด และปิดผนึกด้วยคลื่นอัลตราโซนิคสำหรับผู้ผลิตสิ่งทอ ผ้าไม่ทอ การแพทย์ และพลาสติกมานานหลายปี และเรายินดีเสมอที่ได้ดูแบบหรือตัวอย่าง และพูดตามตรงว่าการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นคำตอบที่ถูกต้องหรือไม่