Saldatrici in plastica ad ultrasuonicomporta l'uso dell'energia del suono ad alta frequenza per ammorbidire o sciogliere il termoplastico nel comune. Le parti da unire sono tenute insieme sotto pressione e vengono quindi sottoposte a vibrazioni ultrasoniche di solito a una frequenza di 20, 30 o 40 KHz. La capacità di saldare con successo un componente è regolato dal design dell'apparecchiatura, le proprietà meccaniche del materiale da saldare e il design del componenti. Dal momento che La saldatura ad ultrasuoni è molto veloce (saldatura I tempi sono in genere inferiori di 1 secondo) E facilmente automatizzato, è ampiamente usato tecnica. Al fine di garantire la saldatura di successo di qualsiasi parte, è richiesta un'attenta progettazione di componenti e infissi e per questo motivo la tecnica è più adatta per la massa produzione. I vantaggi del processo includono: Efficienza energetica, alta produttività con bassi costi e facilità di linea di montaggio automatizzata Produzione.
Una saldatrice ad ultrasuoni comprende quattro componenti principali Un alimentatore, un convertitore, un dispositivo di modifica dell'ampiezza (comunemente chiamato A Booster) e uno strumento acustico noto come corno (o Sonotrode). L'alimentatore cambia l'elettricità elettrica a una frequenza di 50-60 Hz, in un'alimentazione elettrica ad alta frequenza che opera a 20, 30 o 40 KHz. Questo L'energia elettrica è fornita al convertitore. All'interno del convertitore, i dischi del materiale piezoelettrico sono inseriti tra due sezioni di metallo Il convertitore cambia l'energia elettrica in energia vibratoria meccanica ad ultrasuoni Frequenze. L'energia vibratoria viene quindi trasmessa attraverso il booster, che aumenta l'ampiezza del suono onda. Le onde sonore vengono quindi trasmesse al clacson. Il clacson è uno strumento acustico che trasferisce l'energia vibrante direttamente alle parti assemblate e applica anche una saldatura pressione. Le vibrazioni vengono trasmesse attraverso il pezzo del lavoro all'articolazione Area. Qui l'energia vibratoria viene convertita in calore attraverso l'attrito - Questo quindi ammorbidisce o scioglie il termoplastico e si unisce alle parti insieme.
Di seguito sono riportati i fattori per considerazione nella saldatura ad ultrasuoni Processo:
Tariffa di riscaldamento
Il tasso di riscaldamento nella saldatura ad ultrasuoni è il risultato degli effetti combinati di frequenza, ampiezza e morsetto Forza. Nell'equazione del tasso di riscaldamento, la forza del morsetto e la frequenza appaiono come moltiplicatori. La frequenza è solitamente fissata per una data macchina. La velocità di riscaldamento in plastica varia direttamente e in proporzione alla forza del morsetto applicata. Quando Si applica una maggiore forza del morsetto, il tasso di riscaldamento aumenta in proporzione diretta al Cambiamento. Tuttavia, il tasso di riscaldamento varia con il quadrato dell'ampiezza - Se l'ampiezza è aumentata, il tasso di riscaldamento aumenta in modo drammatico. Quindi, c'è una relazione proporzionale inversamente proporzionale tra la frequenza di un saldatore ad ultrasuoni e la sua uscita ampiezza. Se La massima ampiezza disponibile produce risultati costantemente accettabili, vengono utilizzati danni minimi e lunghi Sonotrodo / corno La vita di solito è desiderabile.
Materiale per materie plastiche
Una considerazione importante nel processo di saldatura ad ultrasuoni è il materiale. I materiali più morbidi non trasportano il suono e i materiali più difficili e richiederanno più ampiezza dallo strumento per ottenere una quantità utilizzabile di ampiezza all'articolazione. I materiali con temperature più elevate di fusione richiedono più ampiezza da raggiungere fino a La temperatura della saldatura prima del dettaglio congiunto è andato. La scelta di una macchina che è inferiore in frequenza e quindi più alta in ampiezza è spesso consigliabile con temperature morbide o alte materiali. I materiali più rigidi possono essere danneggiati da un'elevata ampiezza e potrebbe riscaldare così rapidamente che il processo diventa incontrollabile. La saldatura troppo rapidamente può anche causare debole saldature.
Limiti di progettazione degli strumenti
Le leggi della fisica che governano Sonotrode / corno Il design è correlato a lunghezza d'onda. La maggior parte dei fattori che riducono le prestazioni acustiche devono fare con le dimensioni trasversali - Dimensioni perpendicolari alla direzione di ampiezza. Se Uno strumento ha una lunghezza d'onda più lunga (inferiore frequenza), può avere trasversale più grande Dimensioni. Uno strumento di frequenza inferiore sarà più semplice e potenzialmente più resistente di Uno strumento di frequenza più elevato che fa la stessa Applicazione.
macchine
I saldatori ad alta frequenza eseguono in genere piccoli strumenti - fare parti piccole e delicate con grande precisione. Loro tipicamente hanno piccoli diapositive a luce guidata da una piccola aria cilindri. I saldatori a bassa frequenza eseguono in genere grandi strumenti ad alto amplititude, rendendo parti più grandi fatte di materiali più morbidi Loro Tipicamente hanno vetrini grandi e pesanti azionati da aria più grande cilindri.

Tipi di unione
L'energia vibratoria ultrasonica viene utilizzata in diverse tecniche di montaggio e di finitura distinte del genere AS:
Saldatura : Il processo di generazione di fusione alle superfici di accoppiamento di due parti termoplastiche Quando Le vibrazioni ad ultrasuoni si fermano, il materiale fuso si solidifica e una saldatura è realizzata. La forza congiunta risultante si avvicina quella del genitore materiale; Con parte corretta e design congiunto, le guarnizioni ermetiche sono possibili. La saldatura ad ultrasuoni consente un assemblaggio rapido e pulito senza l'uso di materiali di consumo.
staking : Il processo di fusione e riformare un perno termoplastico per bloccare meccanicamente un materiale dissimilato in luogo. Brevi tempi di ciclo, Assemblee strette, buona apparizione dell'assemblea finale ed eliminazione di materiali di consumo sono possibili con questo tecnica.
Inserimento : Incorporamento di un componente metallico (tale come filettato inserimento) in un foro preformato in un termoplastico parte. Alta resistenza, cicli di stampaggio ridotti e installazione rapida senza stress accumulo sono alcuni dei Vantaggi.
Scadenza / Forming : Catturare meccanicamente un altro componente di un assemblaggio mediante lo scioglimento e la riforma ultrasonale di una cresta di tubi di plastica o di riformatura di plastica o di altre parti estruse. I vantaggi di questo metodo includono velocità di lavorazione, meno accumulo di stress, buon aspetto e la capacità di superare il materiale Memoria.
Saldatura a punti : Una tecnica di assemblaggio per unire due componenti termoplastici a punti localizzati senza la necessità di fori preformati o energia regista. La saldatura a spot produce una forte saldatura strutturale ed è particolarmente adatto per pezzi di grandi dimensioni, fogli di termoplastici estrusi o cast e parti con una geometria complicata e hard-to-reach unione superfici.
Slittante : L'uso dell'energia ultrasonica alla fessura e Edge-sigillo lavorato a maglia, tessuto e non tessuto Termoplastico Materiali. I bordi lisci e sigillati che non si sbrinano sono possibili con questo Metodo. Non c'è no "Bead" o accumulo di spessore sul bordo della fessura per aggiungere la rinfusa a arrotolato Materiali.
Textile / film Sigillatura : L'uso di energia ad ultrasuoni per aderire sottili termoplastici materiali. Cancella, a pressione stretto Guarnizioni in film e saldature ordinate e localizzate nei tessuti possono essere compiuto. Anche il taglio e la sigillatura simultanea sono disponibili. Una varietà di incudine modellati sono disponibili per fornire decorativi e funzionali "Stitch" modelli.

applicazioni
L'assemblaggio ad ultrasuoni è il metodo di scelta per molte applicazioni nel settore automobilistico, dell'apparecchio, dei mercati medici, tessili, imballaggi, giocattoli ed elettronici, tra altri. I vantaggi di base dell'Assemblea ad ultrasuoni - Saldature veloci, forti, pulite e affidabili - sono comuni a tutti mercati.

apparecchio	in questo alto volume mercato, ermetica, forza e anche aspetto cosmetico sono IMPORTANTE. Applicazioni Includono: Ferro a vapore, alloggiamento della pompa, bacchetta per aspirapolvere e lavastoviglie Spray Braccio.
settore automobilistico	Guarnizioni ermetiche in applicazioni come lenti, filtri e valvole. Altre applicazioni Includono: Porta della scatola del guanto, cluster dello strumento, aria Deviatore e flusso d'aria di massa Sensore.
attività commerciale	"Pulito" I gruppi con particolato ridotto sono prodotti sullo spazio di archiviazione delle informazioni dischi. Altre applicazioni includono l'assemblaggio per cartucce a nastro e audio e video Cassette.
consumatore	La saldatura di precisione, le operazioni di stazionamento e formazione sono utilizzate nella fabbricazione del Swatch®.
elettrico	Le applicazioni multiple di picchettificazione e inserimento sono spesso automatizzate per alto volume Requisiti di produzione con coerente Affidabilità. Applicazioni Includono: Morsetti, connettori, interruttori (ad esempio Commutazione, tuffo, rotante rapido e diaframma) e bobina Assemblee.
medico	Non contaminazione E la capacità di essere utilizzata in una stanza pulita è importante quanto la forza del saldatura. Assemblee affidabili e ripetibili per i dispositivi critici di supporto vitale sono prodotti con nuove funzionalità in processi Controllo. Applicazioni Includono: Filtro arterioso, Cardiometria Serbatoio, Sangue / Gas Filtro, Maschera per il viso e IV Spike / filtro.
confezione	Dai pacchetti asettici ai tubi del dentifricio, la capacità dell'Assemblea ad ultrasuoni di sigillare attraverso la contaminazione del prodotto nell'area comune è un maggiore vantaggio. Oltre a un buon aspetto cosmetico, l'assemblaggio ad ultrasuoni fornisce manomissione-evidente Guarnizioni per blister Pacchetti. Applicazioni Includono: Dispenser condimento, confezione blister, custodia succo, cartone di succo e carta rivestita in plastica tazze.
giocattoli	In questo settore altamente competitivo, l'eliminazione di adesivi, viti e solventi o altri materiali di consumo è un bonus aggiunto a forte, sicuro, senza flash Assemblee.

Limitazioni della saldatura di plastica ad ultrasuoni
I materiali per componenti saldati ad ultrasuoni sono probabilmente la limitazione più importante - Il processo funziona meglio quando Entrambi i componenti sono realizzati in simile amorfo polimeri. Se Solo uno dei componenti è adatto per la saldatura (o sono Incompatible) Tecniche di giunzione ad ultrasuoni correlate dovrebbero essere considerato. Se Né il materiale è adatto per la saldatura (ad esempio Termosetto Materie plastiche) Quindi un altro metodo di giunzione deve essere usato. La dimensione di una saldatura ad ultrasuoni continui dipende dal corno (Sonotrode) questo rende it. Ma Sonotrodi sono di dimensioni limitate da parte di vincoli fisici in base alla lunghezza d'onda dell'altro Usato. Alcune tipiche "Regole di thumb" per Modalità assiale Sonotrodes (come usato in plastica saldatura) sono:
• Sonotrode La lunghezza è mezza lunghezza d'onda
• Diametro massimo (o Altro Laterale Dimensione) è un terzo di una lunghezza d'onda, per evitare interferenze da altre modalità di vibrazione
La lunghezza d'onda dipende dalla frequenza operativa e dalla velocità del suono del Sonotrode materiale. Nella maggior parte dei casi (usando una frequenza minima di 20 kHz e materiali comuni come alluminio, titanio o acciaio inossidabile) La lunghezza d'onda massima è intorno 250 mm (10 pollici). Quindi, la dimensione laterale di A Sonotrode non può mai essere più grande di Circa 80 mm (Just oltre 3 pollici). frequenze inferiori, fino a 15 kHz o meno, consentono un onororode più grande Dimensioni ma con significativamente aumentato audible rumore. ingrandisci Sonorodi sono spesso costruiti utilizzando una serie di slot, divide loro in sezioni ciascuna dei quali singolarmente obbedisce le regole Regole. o modalità alternative di vibrazione (ad esempio radiale) può essere usato che eliminano completamente questi Limitazioni. Nella maggior parte dei casi anche se le sezioni più grandi avranno ulteriori regole più complicate di loro proprio - Analisi degli elementi finiti e una quantità significativa di prototipazione Il lavoro sarà richiesto per arrivare ad un successo Sonotrode Design.
La potenza richiesta per un processo di saldatura ad ultrasuoni dipende principalmente dalla dimensione della saldatura, i materiali saldati e l'efficienza della trasmissione della potenza attraverso la saldatura. La maggior parte dei sistemi ad ultrasuoni utilizza i sistemi di controllo per regolare automaticamente l'ingresso di potenza poiché il processo lo richiede, ma ovviamente all'interno della capacità del generatore e del trasduttore. Con la moderna elettronica utilizzata nei generatori ad ultrasuoni è il trasduttore che detta la potenza massima che il sistema può gestire, perché degli stessi vincoli sulle dimensioni fisiche discusse sopra per Sonotrodes. I moderni trasduttori ad ultrasuoni possono spesso gestire 3KW e alcuni rivendicano fino a 6 kW, che dovrebbero Spingere i confini della saldatura ad ultrasuoni Viabilità. È difficile da ottenere in Modalità assiale sistemi, come usato per la saldatura di plastica, a meno che I trasduttori possono essere applicati a ultrasuoni completamente separati Sytems. Quindi più sistemi ad ultrasuoni possono effettuare saldature discrete in diverse posizioni sul componenti. Non è possibile compensare la potenza limitata aumentando il tempo di saldatura, poiché più tempo consente un maggiore trasferimento di calore fuori dalla saldatura Zona.