บ้าน / บล็อก / ข่าวอุตสาหกรรม / การเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นเสียง: กระบวนการ วัสดุ การออกแบบและอุปกรณ์ร่วมกัน
ขอใบเสนอราคา
ลองนึกภาพสายการผลิตที่ชิ้นส่วนพลาสติกฉีดขึ้นรูปหลายพันชิ้นต้องการข้อต่อถาวรและกันน้ำทุกๆ สองสามวินาที กาวใช้เวลาไม่กี่นาทีในการบ่ม การเชื่อมด้วยตัวทำละลายทำให้เกิดควันและปัญหาในการตรวจสอบ และตัวยึดทำให้มีน้ำหนักและต้นทุนเพิ่มขึ้น การเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะทำให้ข้อต่อเดียวกันเสร็จสมบูรณ์ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที โดยไม่ต้องใช้วัสดุสิ้นเปลือง ไม่มีกาว และไม่มีแหล่งความร้อนภายนอก ด้วยเหตุนี้จึงกลายเป็นวิธีการต่อมาตรฐานสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่แผงประตูรถยนต์ไปจนถึงโครงตัวกรองทางการแพทย์ โดยต้องเลือกคู่วัสดุและรูปทรงของข้อต่ออย่างถูกต้อง
การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจะแปลงพลังงานไฟฟ้าความถี่สูงให้เป็นแรงสั่นสะเทือนทางกล เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าแหล่งจ่ายไฟ จะเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าหลักให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า 15 kHz ถึง 40 kHz ทรานสดิวเซอร์หรือตัวแปลงจะเปลี่ยนสัญญาณนั้นให้เป็นการสั่นสะเทือนทางกล บูสเตอร์จะปรับเปลี่ยนแอมพลิจูด แตรหรือที่เรียกว่าโซโนโทรด จะส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังชิ้นส่วนพลาสติกด้านบน ชิ้นส่วนจะถูกยึดไว้ภายใต้แรงกดในฟิกซ์เจอร์ และแตรจะกดลงบนส่วนบนขณะสั่นตั้งฉากกับแนวข้อต่อ
แรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวทั้งสองที่ผสมพันธุ์จะสร้างความร้อนที่ส่วนต่อประสานอย่างแน่นอน เทอร์โมพลาสติกละลาย ซึ่งเป็นโมเลกุลของทั้งสองส่วนกระจายตัว และเมื่อการสั่นสะเทือนหยุดลงและชิ้นส่วนนั้นยังคงอยู่นิ่งเป็นเวลาสองสามร้อยมิลลิวินาที สารที่หลอมละลายจะแข็งตัวเป็นรอยเชื่อมที่มักจะแข็งแรงพอๆ กับวัสดุเทกอง
โหมดการทำงานสองโหมดเป็นเรื่องปกติ:
ข้อดีสามารถวัดผลได้มากกว่าทางทฤษฎี รอบการเชื่อม 0.5 ถึง 1.5 วินาทีให้ปริมาณงานที่การเชื่อมด้วยกาวหรือแผ่นร้อนไม่สามารถทำได้ ไม่มีตัวทำละลาย กาว หรือตัวยึดเชิงกลเข้าไปในผลิตภัณฑ์ ดังนั้นรายการวัสดุจึงหดตัวและไม่มีเวลาในการบ่ม เนื่องจากความร้อนถูกสร้างขึ้นที่ส่วนต่อประสานข้อต่อเท่านั้น ชิ้นส่วนที่เหลือจึงคงความเย็น ช่วยปกป้องส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อนและรายละเอียดพื้นผิวที่ละเอียด กระบวนการนี้เป็นแบบอัตโนมัติได้อย่างง่ายดายและให้ข้อต่อที่สะอาด ปราศจากวาบไฟ ซึ่งเหมาะสำหรับการซีลสุญญากาศในตัวกรอง วาล์ว และบรรจุภัณฑ์
ข้อจำกัดก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกใช้งานได้กับเทอร์โมพลาสติกเท่านั้น และเกรดกึ่งผลึก เช่น โพลีเอทิลีนและโพลีโพรพีลีน ต้องการพลังงานและการออกแบบข้อต่ออย่างระมัดระวังมากกว่าเกรดอสัณฐาน เช่น เอบีเอส หรือโพลีสไตรีน ชิ้นส่วนต้องสามารถส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังข้อต่อได้ ชิ้นส่วนขนาดใหญ่และยืดหยุ่นได้ซึ่งมีข้อต่ออยู่ห่างจากแตรอาจเชื่อมได้ไม่น่าเชื่อถือ เครื่องมือเป็นชิ้นส่วนเฉพาะ การเปลี่ยนแปลงรูปทรงของชิ้นส่วนโดยปกติหมายถึงแตรและฟิกซ์เจอร์ใหม่
การเลือกวัสดุเป็นสิ่งแรกที่ต้องทำให้ถูกต้อง ตารางด้านล่างสรุปพฤติกรรมทั่วไปของเทอร์โมพลาสติกวิศวกรรมทั่วไป บทความอ้างอิงเรื่อง วัสดุที่เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก เจาะลึกมากขึ้นเกี่ยวกับเรซินและส่วนผสมที่พบไม่มากนัก
| วัสดุ | ความสามารถในการเชื่อม | บันทึกการปฏิบัติ |
|---|---|---|
| ABS | ยอดเยี่ยม | พลังงานต่ำ อภัยโทษ ทำงานในสนามใกล้และสนามไกล |
| โพลีสไตรีน (PS) | ยอดเยี่ยม | เชื่อมง่าย มีแนวโน้มที่จะกะพริบหากพลังงานสูงเกินไป |
| โพลีคาร์บอเนต (พีซี) | ดี | ต้องการแอมพลิจูดที่มีการควบคุม เสี่ยงต่อการเกิดความเครียดแตกร้าว |
| โพรพิลีน (PP) | ดี | กึ่งผลึก; ต้องการพลังงานและแรงเฉือนที่สูงขึ้น |
| โพลีเอทิลีน (PE) | ยุติธรรม | การไหลละลายสูง เรขาคณิตของข้อต่อเป็นสิ่งสำคัญ |
| ไนลอน (PA) | ดี | ปริมาณความชื้นส่งผลต่อคุณภาพ แนะนำให้ใช้ส่วนที่แห้ง |
| พีอีที/พีบีที | ยุติธรรม | ต้องใช้แอมพลิจูดสูงและการออกแบบฟิกซ์เจอร์อย่างระมัดระวัง |
| พีวีซี | ยุติธรรม | ความคงตัวมีอิทธิพลต่อผลลัพธ์ จำเป็นต้องมีการระบายอากาศที่เพียงพอ |
| POM (อะซีตัล) | ดี | ยอดเยี่ยม with shear joints; avoid thin sections |
| PMMA (อะคริลิก) | ดี | รอยเชื่อมที่สะอาด ระวังการทำเครื่องหมายบนพื้นผิว |
วัสดุที่แตกต่างกันสามารถเชื่อมได้เฉพาะเมื่อเข้ากันได้ทางเคมี โดยทั่วไปเป็นคู่อสัณฐานถึงอสัณฐานหรือกึ่งผลึกถึงกึ่งผลึกที่มีอุณหภูมิหลอมเหลวใกล้เคียงกัน การตรวจสอบความเข้ากันได้อย่างรวดเร็วก่อนทำเครื่องมือจะช่วยประหยัดเวลาได้มากกว่าการปรับแต่งกระบวนการใดๆ ในภายหลัง
รูปทรงของข้อต่อเป็นตัวกำหนดว่าการสั่นสะเทือนของแตรจะกลายเป็นรอยเชื่อมหรือเป็นเพียงจุดร้อน ดีไซน์คลาสสิกสองแบบครอบคลุมการใช้งานส่วนใหญ่
สันสามเหลี่ยมที่หล่อไว้บนใบหน้าของข้อต่อจะเน้นไปที่พื้นที่สัมผัสเริ่มต้น ดังนั้นการหลอมจะก่อตัวอย่างรวดเร็วและคาดเดาได้ เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับพลาสติกอสัณฐาน ความสูงของตัวกำกับพลังงานโดยทั่วไปคือ 0.3 ถึง 0.7 มม. ความกว้างและมุมควรตรงกับพฤติกรรมการหลอมของวัสดุ
ข้อต่อแบบเฉือนเป็นแบบแทรกสอด: ขั้นเล็กๆ บนส่วนหนึ่งถูกบังคับให้เข้าไปในส่วนที่ผสมพันธุ์ในขณะที่วัสดุละลาย ทำให้เกิดโซนการหลอมอย่างต่อเนื่อง พลาสติกกึ่งผลึก เช่น PP และ PE มีความน่าเชื่อถือมากกว่ามากเมื่อใช้ข้อต่อแบบเฉือน เนื่องจากกระบวนการนี้ทำให้เกิดการหลอมเหลวในแนวตั้งที่ต้านทานแนวโน้มของวัสดุที่จะหักกลับ นักออกแบบมักจะระบุการรบกวน 0.2 ถึง 0.5 มม. ต่อด้าน
ข้อต่อขั้นบันได ข้อต่อแบบลิ้นและร่อง และการออกแบบสิ่วเป็นรูปแบบต่างๆ ที่ใช้ในการปิดผนึกกับของเหลว ควบคุมแฟลช หรือเสริมความแข็งแกร่งให้กับส่วนของผนังบาง ไม่ว่ารูปทรงจะเป็นอย่างไร เขาจะต้องสัมผัสพื้นผิวที่เรียบและแข็งใกล้กับข้อต่อ เครื่องมือปรับแต่งได้อย่างเต็มที่: แตรได้รับการออกแบบให้เข้ากับรูปร่างของชิ้นส่วนและฟิกซ์เจอร์จะยึดส่วนล่างไว้โดยไม่ลดแรงสั่นสะเทือน สำหรับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างไม่ปกติ แตรและแม่พิมพ์ที่ตัดเฉือนเป็นพิเศษมักจะหลีกเลี่ยงไม่ได้
แม่พิมพ์อัลตราโซนิกแบบกำหนดเองสำหรับการใช้งานการเชื่อมที่มีความแม่นยำ ตัวเลือกแม่พิมพ์แบบปรับแต่งเองนี้เหมาะกับรูปทรงของชิ้นส่วนที่ผิดปกติ เสริมเครื่องมือมาตรฐาน รองรับงานเชื่อม การตัด หรือการซีล และผลิตจากเหล็กเกรดอุตสาหกรรมเพื่อความทนทานและประสิทธิภาพที่สมดุล ดูผลิตภัณฑ์ → ตัวแปรสี่ตัวอยู่ภายใต้การควบคุมของคุณ: ความถี่ แอมพลิจูด เวลาการเชื่อม และความดัน ความถี่ถูกกำหนดโดยเครื่อง โดยทั่วไปคือ 15, 20, 30 หรือ 35 kHz ความถี่ที่สูงกว่าเหมาะกับชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กและละเอียดอ่อนกว่า แอมพลิจูดคือระยะการสั่นสะเทือน และปรับผ่านอัตราส่วนบูสเตอร์และแตร เวลาและความดันในการเชื่อมถูกตั้งค่าไว้บนตัวควบคุม เครื่องจักรที่ก้าวหน้ากว่านั้นยังตรวจสอบระยะการเชื่อมที่เรียกว่าการยุบตัว และความสูงของชิ้นส่วนสัมบูรณ์ ซึ่งให้ความสม่ำเสมอที่ดีกว่าเวลาเพียงอย่างเดียว
ข้อบกพร่องทั่วไปเกิดจากสาเหตุเฉพาะ:
การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจะปรากฏขึ้นทุกที่ที่ต้องต่อชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกในปริมาณมาก ซัพพลายเออร์ด้านยานยนต์ใช้สำหรับแผงหน้าปัด แผงประตู อ่างเก็บน้ำของเหลว และเรือนหลอดไฟ ผู้ผลิตอุปกรณ์การแพทย์พึ่งพาตัวกรองเลือด ขั้วต่อ IV ตัวเรือนวาล์ว และส่วนประกอบของเครื่องช่วยหายใจ เนื่องจากการเชื่อมไม่ก่อให้เกิดสารยึดเกาะและข้อต่อสามารถปิดผนึกได้ โรงงานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคประกอบชุดแบตเตอรี่ แท่นชาร์จ และตัวเรือนสวิตช์ที่มีแท่นกดซึ่งมีรอบการทำงานต่ำกว่าหนึ่งวินาที ฟิสิกส์เดียวกันนี้ยังเชื่อมผ้าไม่ทอด้วย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ผลิตที่ใช้อุปกรณ์สิ่งทออัลตราโซนิกอยู่แล้วมักจะพบว่าการเปลี่ยนไปใช้การเชื่อมชิ้นส่วนพลาสติกตรงไปตรงมา
สำหรับงานที่ไม่ต้องใช้การอัดเต็มจำนวน เช่น งานต้นแบบ การประกอบชุดเล็ก การเชื่อมซ่อม หรือการตอกหมุดก่อนการทำงานขั้นที่สอง เครื่องเชื่อมแบบจุดพร้อมแตรแบบมือถือมักเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าที่สุด
AH-50Q เครื่องเชื่อมจุดอัลตราโซนิกสำหรับผ้านอนวูฟเวน เหมาะสำหรับการเชื่อมต้นแบบ ซีรีส์ขนาดเล็ก หรือการเชื่อมซ่อมแซม เครื่องเชื่อมเฉพาะจุดนี้สามารถเชื่อมถุงและหน้ากากนอนวูฟเวนโดยไม่ต้องอุ่นเครื่อง มีความกว้างที่ปรับได้และแม่พิมพ์ที่มีลวดลายที่เปลี่ยนได้เพื่อการผลิตที่หลากหลาย ดูผลิตภัณฑ์ → การเลือกอุปกรณ์จะเป็นไปตามส่วนนั้น ไม่ใช่ในทางกลับกัน เริ่มต้นด้วยขนาดชิ้นส่วนและวัสดุ สินค้าอุปโภคบริโภค ABS ขนาดเล็กที่มีข้อต่อ 1 มม. สามารถเสิร์ฟได้อย่างสมบูรณ์แบบด้วยการกด 20 kHz พร้อมเอาต์พุต 1 ถึง 2 kW ชิ้นส่วนยานยนต์ PP ขนาดใหญ่ที่มีความยาวตะเข็บ 300 มม. ต้องการระบบ 15 kHz ที่มีกำลัง 3 ถึง 4 kW เพื่อส่งแอมพลิจูดที่เพียงพอไปยังปลายด้านไกลของข้อต่อ สำหรับชิ้นส่วนที่บางและละเอียดอ่อน เครื่องความถี่ 30 หรือ 35 kHz จะให้พลังงานที่นุ่มนวลและควบคุมได้มากขึ้น
โหมดควบคุมคือการตัดสินใจครั้งต่อไป ตัวควบคุมตามเวลาพื้นฐานเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มั่นคงและข้อต่อธรรมดา การเชื่อมตามระยะทาง ซึ่งจะหยุดการเชื่อมเมื่อชิ้นส่วนยุบตัวตามจำนวนที่กำหนด จะช่วยขจัดอิทธิพลของความทนทานต่อความสูงของชิ้นส่วน การเชื่อมตามความสูงรับประกันมิติสุดท้ายของชิ้นส่วนมากกว่าระยะเวลาการเชื่อม ซึ่งสำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องทนต่อแรงกดหรือปิดผนึกอย่างแน่นหนา
อย่ามองข้ามงบประมาณการใช้เครื่องมือ แตรและฟิกซ์เจอร์มักจะมีราคาพอๆ กับตัวเครื่องจักร และเป็นราคาเฉพาะของโครงการ หากคุณต้องการเชื่อมหมายเลขชิ้นส่วนหลายรายการ ให้เลือกเครื่องจักรที่ยอมรับบูสเตอร์ เขา และฟิกซ์เจอร์ที่เปลี่ยนได้อย่างรวดเร็ว
ความปลอดภัยเป็นส่วนหนึ่งของการตัดสินใจซื้อ เครื่องอัดจะต้องมีการสตาร์ทแบบสองมือ มีกล่องหรือม่านป้องกัน และการหยุดฉุกเฉินที่เชื่อถือได้ คำแนะนำของเราในการ ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยเมื่อใช้งานเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก แสดงรายการเฉพาะที่ต้องตรวจสอบก่อนการทดสอบเดินเครื่อง
AH-DSL 15 kHz 4200 W เครื่องเชื่อมพลาสติกสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เครื่องอัดกำลังสูงนี้จับยึดส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติกขนาดใหญ่และส่วนประกอบที่ไม่ถักทอ โครงหล่อแบบหล่อด้วยแรงโน้มถ่วง การปรับระดับด้วยสกรูสี่ตัว และชุดนิรภัยแบบปุ่มคู่ ที่ต้องการการผลิตและผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ ดูผลิตภัณฑ์ → การเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่สมบูรณ์และทำซ้ำได้เมื่อมีสามสิ่งประสานกัน: การผสมผสานวัสดุที่เชื่อมได้ ข้อต่อที่ออกแบบมาสำหรับการส่งผ่านพลังงานอัลตราโซนิค และเครื่องที่มีกำลังและการควบคุมเพียงพอสำหรับขนาดของชิ้นส่วน เริ่มต้นด้วยตารางวัสดุ ยืนยันรูปทรงข้อต่อกับผู้ผลิตแม่พิมพ์ จากนั้นจับคู่อุปกรณ์กับปริมาณการผลิต เมื่อทำตามลำดับดังกล่าว การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกจะทำให้ข้อต่อของคุณเร็วขึ้น สะอาดขึ้น และมักจะแข็งแรงกว่าสกรูหรือกาวใดๆ ก็ตาม
Copyright © ChangZhou AoHeng Machinery Co., Ltd. All Rights Reserved
