अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग प्रक्रिया मापदंडों
अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग की मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर हैं: आयाम, वेल्डिंग का समय, दबाव का समय, वेल्डिंग का दबाव, आवृत्ति, आदि। सबसे अच्छा वेल्डिंग विनिर्देशों वेल्डेड होने के लिए भागों पर निर्भर करती है और वेल्डिंग उपकरण का उपयोग किया जाता 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 की क्षमता अल्ट्रासोनिक कंपन (और भागों क्षतिग्रस्त नहीं हैं) को संचारित करने के लिए प्लास्टिक की क्षमता से सीमित है।
1.Frequency
अल्ट्रासाउंड के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली आवृत्तियां 20, 30 और 40 kHz हैं, और अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक के लिए, 15 kHz। 20 kHz सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला अल्ट्रासोनिक आवृत्ति है क्योंकि इस आवृत्ति पर थर्माप्लास्टिक को पिघलाने के लिए आवश्यक आयाम और शक्ति प्राप्त करना आसान है, लेकिन यह कई यांत्रिक कंपन उत्पन्न कर सकता है जिन्हें 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 हिस्से का आकार, बढ़ा हुआ हिस्सा संरक्षण (चक्रीय तनाव को कम करने और संयुक्त इंटरफ़ेस के बाहरी क्षेत्र के गैर-चयनात्मक हीटिंग के कारण), यांत्रिक ऊर्जा में सुधार, कम वेल्डिंग दबाव , और प्रसंस्करण की गति तेज है। नुकसान यह है कि भागों के छोटे आकार, कम बिजली क्षमता और कम आयाम के कारण दूर-क्षेत्र वेल्डिंग करना मुश्किल है। उच्च-आवृत्ति वाले अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग मशीनों का उपयोग आमतौर पर छोटे सटीक भागों (जैसे विद्युत स्विच) और उन भागों को वेल्ड करने के लिए किया जाता है जिनके लिए कम सामग्री की आवश्यकता होती है। 15 kHz वेल्डर सबसे थर्माप्लास्टिक को जल्दी से वेल्ड कर सकता है, और ज्यादातर मामलों में, सामग्री का क्षरण 20 kHz वेल्डर जितना अच्छा नहीं होता है। 20 kHz (विशेष रूप से उच्च-प्रदर्शन रबर और प्लास्टिक प्रौद्योगिकी और उपकरण से बने भागों) में 15 kHz की दक्षता पर वेल्ड किए जाने वाले भागों को वेल्ड करना मुश्किल है। कम आवृत्तियों पर, वेल्डिंग सिर की गुंजायमान लंबाई लंबी होती है, और इसे सभी आकारों में बड़ा बनाया जा सकता है। 15 kHz का उपयोग करने का एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ यह है कि उच्च आवृत्तियों का उपयोग करने की तुलना में, यह प्लास्टिक में अल्ट्रासोनिक तरंगों के क्षीणन को कम कर सकता है, ताकि नरम प्लास्टिक को वेल्ड किया जा सके, और एक बड़ी दूर-क्षेत्र दूरी प्राप्त की जा सके।
2.Frames
वेल्डिंग की सफलता वेल्डिंग हेड एंड के उचित आयाम पर निर्भर करती है। सभी सींग / वेल्डिंग सिर संयोजनों के लिए, आयाम तय किया गया है। पिघलने की उचित डिग्री प्राप्त करने के लिए वेल्डेड होने वाली सामग्री के अनुसार आयाम चुनें। सामान्यतया, अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक को गैर-क्रिस्टलीय प्लास्टिक की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसलिए अधिक टिप आयाम की आवश्यकता होती है। आधुनिक अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग मशीनों पर प्रक्रिया नियंत्रण ग्रेडिंग 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। वृद्धि कतरनी संयुक्त डिजाइन भागों की वेल्डिंग गुणवत्ता में सुधार करेगी। बट जोड़ों के लिए, जैसे-जैसे आयाम बढ़ता है, वेल्डिंग की गुणवत्ता में सुधार होगा और वेल्डिंग समय कम हो जाएगा। अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग के लिए एक ऊर्जा गाइड रॉड का उपयोग करते समय, औसत गर्मी हानि दर (Qavg) समग्र हानि मापांक (E (), आवृत्ति (ω) और सामग्री के अभिनय तनाव ()0) पर निर्भर करती है: Qavg=ωε02Eʺ / 2
थर्माप्लास्टिक की समग्र हानि मापांक तापमान से निकटता से संबंधित है। जब पिघलने बिंदु या ग्लास संक्रमण तापमान तक पहुँच जाता है, तो नुकसान मापांक बढ़ जाता है और अधिक ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। हीटिंग शुरू होने के बाद, वेल्डिंग इंटरफ़ेस का तापमान तेजी से बढ़ जाता है (1000 ° C / s तक)। लागू तनाव वेल्डेड संयुक्त के आयाम के लिए आनुपातिक है, इसलिए वेल्डेड इंटरफ़ेस के हीटिंग को आयाम बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है। थर्माप्लास्टिक एक्सट्रूज़न के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए आयाम एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। जब आयाम बड़ा होता है, तो वेल्डिंग इंटरफ़ेस की हीटिंग गति अधिक हो जाती है, तापमान बढ़ जाता है, और पिघला हुआ सामग्री का प्रवाह तेज हो जाता है, जिससे आणविक अभिविन्यास में वृद्धि होती है, फ्लैश में वृद्धि होती है, और वेल्डिंग ताकत में कमी होती है। पिघलने शुरू करने के लिए उच्च आयाम आवश्यक है। बहुत कम आयाम पिघलने के असमान पिघलने और समय से पहले जमने का कारण होगा। जब आयाम बढ़ता है, तो थर्माप्लास्टिक सामग्री अधिक कंपन ऊर्जा का उपभोग करेगी, और वेल्ड किए जाने वाले भागों में अधिक तनाव होगा। जब आयाम पूरे वेल्डिंग चक्र में स्थिर रहता है, तो उच्चतम आयाम जो वेल्डेड भागों को अत्यधिक नुकसान नहीं पहुंचाएगा, आमतौर पर उपयोग किया जाता है। पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन जैसे क्रिस्टलीय प्लास्टिक के लिए, आयाम का प्रभाव एबीएस और पॉलीस्टायर्न जैसे अनाकार प्लास्टिक की तुलना में बहुत अधिक है। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि क्रिस्टलीय प्लास्टिक के पिघलने और वेल्डिंग के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती 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)। वास्तव में, यांत्रिक विधियों का उपयोग बड़े समायोजन के लिए किया जाता है, जबकि विद्युत विधियों का उपयोग ठीक समायोजन के लिए किया जाता है। उच्च पिघलने बिंदु सामग्री, दूर-क्षेत्र वेल्डिंग और अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक को आम तौर पर अनाकार प्लास्टिक और निकट-क्षेत्र वेल्डिंग की तुलना में अधिक आयाम की आवश्यकता होती है। अनाकार प्लास्टिक की विशिष्ट कुल आयाम सीमा 30-100 माइक्रोन है, जबकि क्रिस्टलीय प्लास्टिक की विशिष्ट कुल आयाम सीमा 60-125 माइक्रोन है। आयाम वितरण अच्छा पिघल प्रवाह और लगातार उच्च प्राप्त कर सकता है। आयाम प्रोफ़ाइल अच्छा पिघल प्रवाह और लगातार उच्च वेल्डिंग ताकत प्राप्त कर सकता है। संयुक्त आयाम और बल स्तर के लिए, पिघलने शुरू करने के लिए एक बड़े आयाम और बल का उपयोग करें, फिर वेल्ड लाइन के साथ आणविक अभिविन्यास को कम करने के लिए आयाम और बल को कम करें।
3. समय का पालन करना
वेल्डिंग का समय वह समय है जब कंपन लागू किया जाता है। प्रत्येक आवेदन के लिए उपयुक्त वेल्डिंग समय निर्धारित करने के लिए प्रयोग। वेल्डिंग का समय बढ़ाने से वेल्डिंग की ताकत बढ़ जाएगी जब तक कि इष्टतम समय तक न पहुंच जाए। वेल्डिंग के समय में और वृद्धि से वेल्डिंग की शक्ति में कमी होगी या केवल शक्ति में थोड़ी वृद्धि होगी, जबकि एक ही समय में यह वेल्डिंग की गड़गड़ाहट को बढ़ाएगा और भाग इंडेंटेशन की संभावना को बढ़ाएगा। ओवर-वेल्डिंग से बचना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अत्यधिक फ्लैश बनाता है जिसे ट्रिम करने की आवश्यकता होती है, जिससे वेल्ड की गुणवत्ता कम हो सकती है और उन हिस्सों के रिसाव का कारण बन सकता है जिन्हें सील करने की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग सिर सतह को खरोंच कर सकता है। लंबे समय तक वेल्डिंग के समय, संयुक्त क्षेत्र से दूर के हिस्सों में पिघलना और फ्रैक्चर भी हो सकता है, विशेष रूप से छिद्रित भागों में छेद, वेल्ड और तेज कोनों में।
4. तह समय
होल्डिंग समय वेल्डिंग के बाद कंपन दबाव के बिना भागों के विलय और जमने के लिए नाममात्र समय को संदर्भित करता है। ज्यादातर मामलों में, यह पैरामीटर एक महत्वपूर्ण पैरामीटर नहीं है। जब तक आंतरिक भार को वेल्डेड भाग (जैसे वेल्डिंग से पहले संपीड़ित कॉइल स्प्रिंग) को अलग करना आसान नहीं होता है, आमतौर पर 0.3 ~ 0.5 एस पर्याप्त होता है।
5.Pressure
वेल्डिंग दबाव वेल्डिंग सिर और भाग के बीच युग्मन के लिए आवश्यक स्थैतिक बल प्रदान करता है, इसलिए कंपन को भाग में प्रेषित किया जा सकता है। वेल्डिंग चक्र के दबाव होल्डिंग चरण में, जब संयुक्त में पिघला हुआ पदार्थ जम जाता है, तो वही स्थिर भार भागों के अभिन्न संबंध को सुनिश्चित कर सकता 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, जिसके परिणामस्वरूप अनावश्यक लंबी वेल्डिंग चक्र होगा। वेल्डिंग का दबाव बढ़ने से उसी विस्थापन को प्राप्त करने के लिए आवश्यक वेल्डिंग समय कम हो जाएगा। यदि दबाव बहुत अधिक है, तो यह प्रवाह दिशा के साथ आणविक अभिविन्यास का कारण होगा और वेल्डिंग की शक्ति को कम करेगा, जिससे भाग का इंडेंटेशन हो सकता है। चरम मामलों में, यदि दबाव वेल्डिंग सिर के अंत के सापेक्ष बहुत अधिक है, तो यह वेल्डिंग सिर को ओवरलोड कर सकता है और बंद कर 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 सबसे अच्छा दबाव ढूंढना है। अधिकांश अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग निरंतर दबाव या निरंतर बल के तहत किया जाता है। कुछ उपकरणों के लिए, आप चक्र के दौरान बल को बदल सकते हैं, अर्थात बल प्रोफ़ाइल विश्लेषण कर सकते हैं, और भाग में अल्ट्रासोनिक ऊर्जा के आवेदन के दौरान वेल्डिंग बल को कम कर सकते हैं। वेल्डिंग चक्र के अंत में कम वेल्डिंग दबाव या बल संयुक्त से बाहर निकाली गई सामग्री की मात्रा को कम करेगा, अणुओं के बीच प्रसार समय का विस्तार करेगा, आणविक अभिविन्यास को कम करेगा और वेल्डिंग की ताकत बढ़ाएगा। पॉलियामाइड के समान एक कम पिघल चिपचिपाहट वाली सामग्री के लिए, यह बहुत वेल्ड ताकत बढ़ा सकता है।
6. व्यापक विधि
टाइम वेल्डिंग को ओपन लूप प्रोसेस कहा जाता है। वेल्डिंग सिर को गिराए जाने और छूने से पहले, वेल्ड किए जाने वाले भागों को स्थिरता में इकट्ठा किया जाता है। फिर, अल्ट्रासाउंड समय की एक निश्चित अवधि के लिए भाग पर कार्य करेगा, आमतौर पर 0.2 से 1 एस। इस प्रक्रिया के दौरान वेल्डिंग का सफलतापूर्वक प्रदर्शन नहीं किया गया था। इस धारणा के तहत कि एक निश्चित वेल्डिंग समय संयुक्त पर कार्य करने के लिए ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा का कारण बनता है और पिघलने की एक नियंत्रणीय मात्रा में परिणाम होता है, सफल वेल्डिंग एक आदर्श स्थिति है। वास्तव में, एक चक्र से दूसरे तक आयाम बनाए रखने से अवशोषित शक्ति समान नहीं है। यह कई कारकों (उदाहरण के लिए, दो भागों के बीच फिट) के कारण है। चूंकि ऊर्जा शक्ति और समय के साथ बदलती है, और समय निश्चित है, लागू ऊर्जा एक हिस्से से दूसरे भाग में बदल जाती है। 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 जोड़ों को आवश्यक ऊर्जा इनपुट देने के लिए प्रसंस्करण समय को समायोजित करता है। इस प्रक्रिया की धारणा यह है कि यदि प्रत्येक वेल्डिंग द्वारा खपत ऊर्जा समान है, तो प्रत्येक कनेक्शन पर पिघले हुए पदार्थ की मात्रा समान होती है। हालांकि, वास्तविक स्थिति यह है कि वेल्डिंग किट में ऊर्जा की हानि होती है, 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 वेल्डिंग 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 ढले हुए हिस्से में किसी भी आयामी विचलन की भरपाई कर सकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता 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।
