अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया मापदंडों
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग की मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर हैं: आयाम, वेल्डिंग समय, दबाव समय, वेल्डिंग दबाव, आवृत्ति, आदि को पकड़ना। सबसे अच्छा वेल्डिंग विनिर्देश घटकों को वेल्डेड करने के लिए और उपयोग किए जाने वाले वेल्डिंग उपकरण पर निर्भर करता है। वेल्डिंग मापदंडों का समायोजन भाग के आकार और कठोरता पर निर्भर करता है, विशेष रूप से वेल्डिंग सिर के संपर्क बिंदु और वेल्डिंग संयुक्त के बीच की दूरी। वेल्डिंग क्षमता प्लास्टिक जीजी द्वारा अल्ट्रासोनिक कंपन संचारित करने की क्षमता (और भागों क्षतिग्रस्त नहीं हैं) द्वारा सीमित है।
1 आवृत्ति
अल्ट्रासाउंड के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली आवृत्तियाँ 20, 30 और 40 kHz होती हैं, और 15 kHz का उपयोग अक्सर अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक के लिए किया जाता है। 20 kHz सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला अल्ट्रासोनिक आवृत्ति है, क्योंकि इस आवृत्ति पर थर्माप्लास्टिक पिघलने के लिए आवश्यक आयाम और शक्ति तक पहुंचना आसान है, लेकिन यह बहुत सारे यांत्रिक कंपन उत्पन्न कर सकता है जो नियंत्रित करना मुश्किल है, और उपकरण बहुत बड़ा हो जाता है। एक उच्च आवृत्ति (40 kHz) जो कम कंपन पैदा करता है, संभव है, और आमतौर पर वेल्डिंग इंजीनियरिंग प्लास्टिक और प्रबलित पॉलिमर के लिए उपयोग किया जाता है। उच्च-आवृत्ति वेल्डिंग उपकरण के फायदों में शामिल हैं: कम शोर, छोटे भागों का आकार, बढ़ा हुआ भाग संरक्षण (चक्रीय तनाव को कम करने और संयुक्त इंटरफ़ेस के बाहरी क्षेत्र के अचयनशील हीटिंग के कारण), यांत्रिक ऊर्जा नियंत्रण, कम वेल्डिंग दबाव, और तेज सुधार संसाधन गति। नुकसान यह है कि भागों के छोटे आकार, कम बिजली की क्षमता और कम आयाम के कारण दूर-क्षेत्र वेल्डिंग करना मुश्किल है। उच्च आवृत्ति अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग मशीनों का उपयोग आमतौर पर छोटे, सटीक भागों (जैसे विद्युत स्विच) और उन हिस्सों को वेल्ड करने के लिए किया जाता है जिनके लिए कम सामग्री की आवश्यकता होती है। 15 kHz वेल्डर जल्दी से सबसे थर्माप्लास्टिक वेल्ड कर सकता है, ज्यादातर मामलों में, 20 kHz वेल्डर की तुलना में कम सामग्री की गिरावट। भागों को मुश्किल से 20 kHz (विशेष रूप से उच्च-प्रदर्शन रबर और प्लास्टिक प्रौद्योगिकी और उपकरणों से बना) 15 kHz के साथ प्रभावी ढंग से वेल्डेड किया जा सकता है। कम आवृत्तियों पर, वेल्डिंग सिर की एक लंबी प्रतिध्वनि लंबाई होती है और इसे सभी आयामों में बड़ा किया जा सकता है। 15 kHz का उपयोग करने का एक और महत्वपूर्ण लाभ यह है कि उच्च आवृत्तियों का उपयोग करने की तुलना में, यह प्लास्टिक में अल्ट्रासोनिक तरंगों के क्षीणन को कम करता है, जो नरम प्लास्टिक की वेल्डिंग और अधिक से अधिक दूर-क्षेत्र की दूरी की अनुमति देता है।
2 आयाम
सफल वेल्डिंग वेल्डिंग सिर के अंत के उचित आयाम पर निर्भर करता है। सभी सींग / वेल्डिंग सिर संयोजनों के लिए, आयाम तय किया गया है। पिघलने का एक उपयुक्त डिग्री प्राप्त करने के लिए वेल्डेड होने वाली सामग्री के अनुसार आयाम का चयन करें। सामान्यतया, अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक को गैर-क्रिस्टलीय प्लास्टिक की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और इसलिए टिप एंड के अधिक से अधिक आयाम की आवश्यकता होती है। आधुनिक अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग मशीनों पर प्रक्रिया नियंत्रण ग्रेडेशन के लिए अनुमति देता है। पिघलने की शुरुआत करने के लिए उच्च आयाम का उपयोग किया जाता है और पिघले हुए पदार्थ की चिपचिपाहट को नियंत्रित करने के लिए निम्न आयाम का उपयोग किया जाता है। आयाम बढ़ाने से कतरनी संयुक्त डिजाइन भाग की वेल्ड गुणवत्ता में सुधार होगा। बट जोड़ों के लिए, जैसे-जैसे आयाम बढ़ता है, वेल्ड की गुणवत्ता में सुधार होता है और वेल्डिंग का समय कम हो जाता है। ऊर्जा गाइड सलाखों के साथ अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग में, औसत गर्मी हानि दर (Qavg) मिश्रित हानि मापांक (E (), आवृत्ति (,) और सामग्री के अभिनय तनाव () 0) पर निर्भर करती है: Qavg=ωε 02 E / 2
थर्माप्लास्टिक की समग्र हानि मापांक तापमान से निकटता से संबंधित है। जब गलनांक या कांच संक्रमण तापमान पर पहुंच जाता है, तो नुकसान मापांक बढ़ जाता है और अधिक ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। हीटिंग शुरू होने के बाद, वेल्डिंग इंटरफ़ेस में तापमान तेजी से बढ़ जाता है (1 000 ℃ / एस तक)। अभिनय तनाव वेल्डिंग सिर के आयाम के लिए आनुपातिक है, इसलिए वेल्डिंग इंटरफ़ेस के ताप को आयाम बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है। आयाम एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो थर्माप्लास्टिक एक्सट्रूज़न की प्रवाह दर को नियंत्रित करता है। जब आयाम अधिक होता है, तो वेल्डिंग इंटरफ़ेस हीटिंग की गति अधिक होती है, तापमान बढ़ जाता है, और पिघला हुआ पदार्थ तेजी से बहता है, जिससे आणविक अभिविन्यास में वृद्धि होती है, बड़ी संख्या में चमक और कम वेल्ड ताकत होती है। पिघलने शुरू करने के लिए उच्च आयाम आवश्यक है। बहुत कम एक आयाम असमान पिघलने और समय से पहले पिघल जमना पैदा करता है। जब आयाम बढ़ाया जाता है, तो थर्माप्लास्टिक में अधिक मात्रा में कंपन ऊर्जा का सेवन किया जाता है, और वेल्ड किए जाने वाले भागों को अधिक तनाव के अधीन किया जाता है। जब आयाम पूरे वेल्डिंग चक्र में स्थिर होता है, तो उच्चतम आयाम जो वेल्ड किए जाने वाले भागों को अत्यधिक नुकसान नहीं पहुंचाएगा, आमतौर पर उपयोग किया जाता है। पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन जैसे क्रिस्टलीय प्लास्टिक के लिए, गैर-क्रिस्टलीय प्लास्टिक जैसे एबीएस और पॉलीस्टायर्न के लिए आयाम का प्रभाव बहुत अधिक है। यह क्रिस्टलीय प्लास्टिक के पिघलने और वेल्डिंग के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता के कारण हो सकता है। आयाम को यांत्रिक रूप से समायोजित किया जा सकता है (सींग या वेल्डिंग सिर को बदलकर) या विद्युत रूप से (ट्रांसजेनर को आपूर्ति की गई वोल्टेज को बदलकर)। व्यवहार में, बड़ा आयाम समायोजन एक यांत्रिक विधि को अपनाता है और महीन एक विद्युत विधि का उपयोग करता है। उच्च पिघलने बिंदु सामग्री, दूर-क्षेत्र वेल्ड, और अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक को आमतौर पर गैर-क्रिस्टलीय प्लास्टिक और निकट-क्षेत्र वेल्ड की तुलना में अधिक आयाम की आवश्यकता होती है। अनाकार प्लास्टिक की विशिष्ट कुल आयाम सीमा 30-100 माइक्रोन है, जबकि क्रिस्टलीय प्लास्टिक 60-125 माइक्रोन है। आयाम प्रोफाइलिंग अच्छा पिघल प्रवाह और लगातार उच्च वेल्ड ताकत प्राप्त कर सकता है। संयुक्त आयाम और बल स्तरों के लिए, पिघलने को शुरू करने के लिए उच्च आयाम और बल का उपयोग किया जाता है, और फिर वेल्ड लाइन के साथ आणविक अभिविन्यास को कम करने के लिए आयाम और बल कम हो जाता है।
3 वेल्डिंग का समय
वेल्डिंग का समय वह समय है जब कंपन लागू किया जाता है। प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त वेल्डिंग समय प्रयोग द्वारा निर्धारित किया जाता है। वेल्डिंग का समय बढ़ाने से वेल्ड की ताकत बढ़ जाएगी जब तक कि इष्टतम समय तक न पहुंच जाए। वेल्डिंग समय में और वृद्धि से वेल्ड की ताकत में कमी होगी या केवल शक्ति में थोड़ी वृद्धि होगी, जबकि एक ही समय में यह वेल्ड फ्लैश को बढ़ाएगा और भाग इंडेंटेशन की संभावना को बढ़ाएगा। अति-वेल्डिंग से बचना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह अत्यधिक फ्लैश का उत्पादन करेगा जिसे ट्रिम करने की आवश्यकता है, जो वेल्ड की गुणवत्ता को कम कर सकता है और उन भागों में लीक बना सकता है जिन्हें सील करने की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग सिर सतह को खरोंच कर सकता है। अधिक समय तक वेल्डिंग के लिए, संयुक्त क्षेत्र से दूर के हिस्सों में पिघलना और फ्रैक्चर भी हो सकता है, विशेष रूप से छिद्रित भाग में छेद, वेल्ड लाइनों और तेज कोनों पर।
4 होल्डिंग समय
वेल्डिंग के बाद दबाव मुक्त दबाव वाले भागों को संयुक्त करने और जमने के लिए दबाव का समय नाममात्र समय को संदर्भित करता है। ज्यादातर मामलों में, यह एक महत्वपूर्ण पैरामीटर नहीं है, 0.3 ~ 0.5 एस आम तौर पर पर्याप्त है, जब तक कि आंतरिक भार वेल्डेड भाग (जैसे कि वेल्डिंग से पहले एक कुंडल वसंत संकुचित) को अलग करना आसान नहीं है।
5 दबाव
वेल्डिंग दबाव वेल्डिंग सिर और भाग के बीच युग्मन के लिए आवश्यक स्थैतिक बल प्रदान करता है ताकि कंपन को भाग में स्थानांतरित किया जा सके। जब वेल्डिंग चक्र के दबाव होल्डिंग चरण के दौरान संयुक्त पर पिघला हुआ पदार्थ जम जाता है, तो एक ही स्थिर भार सुनिश्चित करता है कि भागों को एकीकृत किया गया है। अच्छा वेल्डिंग के लिए इष्टतम दबाव का निर्धारण आवश्यक है। यदि दबाव बहुत कम है, तो यह ऊर्जा हस्तांतरण में खराब या अपर्याप्त पिघल प्रवाह का कारण होगा, जिससे अनावश्यक लंबे वेल्डिंग चक्र हो सकते हैं। वेल्डिंग के दबाव को बढ़ाने से उसी विस्थापन को प्राप्त करने के लिए आवश्यक वेल्डिंग समय कम हो जाएगा। यदि दबाव बहुत अधिक है, तो यह प्रवाह की दिशा के साथ आणविक अभिविन्यास का कारण होगा और वेल्ड की ताकत को कम करेगा, जिससे भाग में असंतोष हो सकता है। चरम मामलों में, यदि दबाव वेल्डिंग सिर के अंत के आयाम के सापेक्ष बहुत अधिक है, तो यह वेल्डिंग सिर को अधिभार और रोक सकता है। अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग में, उच्च आयाम को कम दबाव की आवश्यकता होती है, और कम आयाम को उच्च दबाव की आवश्यकता होती है। जैसे-जैसे आयाम बढ़ता है, स्वीकार्य दबाव सीमा कम हो जाती है। इसलिए, उच्च आयाम के लिए सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि सबसे अच्छा दबाव ढूंढें। अधिकांश अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग निरंतर दबाव या निरंतर बल के तहत किया जाता है। कुछ उपकरणों के लिए, बल को चक्र के दौरान बदला जा सकता है, अर्थात, बल प्रोफाइलिंग किया जाता है, और भाग को अल्ट्रासोनिक ऊर्जा के आवेदन के दौरान वेल्डिंग बल कम किया जाता है। वेल्डिंग चक्र के अंत में गिरने वाले वेल्डिंग दबाव या बल, संयुक्त से बाहर निकाली गई सामग्री की मात्रा को कम कर देता है, अणुओं के बीच प्रसार समय को बढ़ाता है, आणविक अभिविन्यास को कम करता है और वेल्ड की ताकत बढ़ाता है। पॉलियामाइड के समान कम पिघल चिपचिपाहट वाली सामग्री के लिए, इससे वेल्ड की ताकत बढ़ सकती है।
6 वेल्डिंग मोड
समय के हिसाब से वेल्डिंग करना एक ओपन लूप प्रोसेस कहलाता है। वेल्ड किए जाने वाले भागों को वेल्डिंग हेड ड्रॉप्स और टच से पहले फिक्सेचर में इकट्ठा किया जाता है। तब अल्ट्रासोनिक तरंग घटक पर एक निश्चित अवधि के लिए कार्य करता है, आमतौर पर 0.2 से 1 एस। इस प्रक्रिया के दौरान सफल वेल्डिंग नहीं हुई। सफल वेल्डिंग इस धारणा के तहत एक आदर्श स्थिति है कि एक निश्चित वेल्डिंग समय संयुक्त पर कार्य करने के लिए ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप पिघलने की नियंत्रित मात्रा होती है। वास्तव में, एक चक्र से दूसरे तक आयाम बनाए रखने से अवशोषित शक्ति समान नहीं है। यह कई कारकों (जैसे दो भागों के बीच फिट) के कारण होता है। क्योंकि ऊर्जा शक्ति और समय के साथ बदलती है, और समय निश्चित है, लागू ऊर्जा एक हिस्से से दूसरे हिस्से में बदल जाएगी। बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए जहां स्थिरता महत्वपूर्ण है, यह स्पष्ट रूप से अवांछनीय है। ऊर्जा वेल्डिंग प्रतिक्रिया नियंत्रण के साथ एक बंद लूप प्रक्रिया है। अल्ट्रासोनिक मशीन सॉफ्टवेयर अवशोषित शक्ति को मापता है और संयुक्त को आवश्यक ऊर्जा इनपुट देने के लिए प्रसंस्करण समय को समायोजित करता है। इस प्रक्रिया की धारणा यह है कि अगर प्रत्येक वेल्ड द्वारा खपत ऊर्जा समान है, तो संयुक्त में पिघले हुए पदार्थ की मात्रा हर बार समान होती है। हालांकि, वास्तविक स्थिति यह है कि वेल्डिंग किट में ऊर्जा की हानि होती है और विशेष रूप से वेल्डिंग सिर और भाग के बीच इंटरफेस में। नतीजतन, कुछ हिस्सों को दूसरों की तुलना में अधिक ऊर्जा प्राप्त हो सकती है, जिससे असंगत वेल्ड ताकत हो सकती है। दूरी से वेल्डिंग करने से भागों को एक विशिष्ट वेल्डिंग गहराई में शामिल होने की अनुमति मिलती है। ऑपरेशन का यह तरीका समय पर निर्भर नहीं होता है, ऊर्जा या शक्ति को अवशोषित करता है, और ढाले हिस्से में किसी भी आयामी विचलन के लिए क्षतिपूर्ति करता है, इस प्रकार यह सुनिश्चित करता है कि हर बार संयुक्त में प्लास्टिक की समान मात्रा पिघल जाए। गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए, वेल्ड बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा या समय पर एक सीमा निर्धारित की जा सकती है
