Ultrazvukové zváranie plastov sa vzťahuje na použitie ultrazvukového zariadenia na premenu nízkofrekvenčnej elektrickej energie na vysokofrekvenčnú elektrickú energiu 20-40 kHz. , štruktúra bežného ultrazvukového zváracieho stroja je znázornená na obrázku 1. Energia vibrácií sa prenáša zo zváracej hlavy na plastový obrobok a trenie medzi obrobkami vytvára veľké množstvo tepla na roztavenie zváracieho povrchu obrobku, čím zváranie do celku. Pevnosť spoja je blízka pevnosti jedného kusu spojovaného materiálu a tesniaci výkon je dobrý. V posledných rokoch, s rozsiahlou aplikáciou plastov a kompozitných materiálov, sa ultrazvukové zváranie plastov široko používa kvôli vysokej rýchlosti zvárania, dobrej kvalite zvaru, ľahkej automatizácii a vhodnosti pre sériovú výrobu. Avšak pri použití ultrazvukového zváracieho stroja na operácie zvárania plastov, aj keď sú všetky prípravy dostatočné, zvárací efekt je nejednotný, stále sa často vyskytuje nedostatočné zváranie, nadmerné zváranie a iné zlé javy zvárania.
Vplyv plastov na zváranie ultrazvukom
Ultrazvukové zváranie nedokáže zvárať všetky plasty, čo je najväčšie obmedzenie ultrazvukového zvárania. Plasty možno rozdeliť do dvoch kategórií: termoplasty a termosety. Termoplastické molekuly majú lineárnu alebo rozvetvenú štruktúru a môžu byť vyrobené do plastovej časti určitého tvaru po zahriatí, zmäknutí a roztavení a môžu si zachovať tvar po ochladení. Tento proces môže byť opakovaný a reverzibilný. Bežne používané termoplasty sú polyetylén, polypropylén, polyamid (nylon) a terpolymér (ABS) akrylonitril (A)-butadién (B)-styrén (S). Na druhej strane termosetové plasty podstupujú pri zahrievaní zosieťovaciu reakciu a hlavné reťazce molekúl sú chemicky viazané, až sa nakoniec stanú látkou, ktorá sa ani neroztopí, ani neroztopí. Z týchto dvoch charakteristík je ultrazvukové zváranie vhodné len na zváranie medzi termoplastmi, nie na termosetové plasty. Okrem toho plnivá (uhličitan vápenatý, sklenené vlákno, hydroxid hlinitý atď.) a prísady (retardéry horenia, zmäkčovadlá, mazivá atď.) v plastových surovinách majú veľký vplyv na ultrazvukové zváranie.
1. Vplyv parametrov procesu ultrazvukového zváracieho stroja na kvalitu zvárania
Pre ultrazvukové zváracie stroje je zváracia energia súčinom výkonu a času a zvárací výkon súčinom tlaku, rýchlosti poklesu, frekvencie a amplitúdy. Z princípu fungovania ultrazvukových vĺn je zrejmé, že skutočný výkon ultrazvukových vĺn nie je veľký, pracovný čas je krátky a generované teplo je obmedzené, takže je vo všeobecnosti vhodný len pre materiály s nízkou teplotou topenia (pod 400 °C). Podľa charakteristík vybraných plastov je možné procesné parametre ultrazvukového zváracieho stroja efektívne upraviť tak, aby sa dosiahol ideálny zvárací efekt.
2. Vplyv ultrazvukového zvárania na kvalitu zvárania
Pri ultrazvukovom zváraní dochádza k okamžitému výbuchu ultrazvukovej energie a pri prevádzke nie je potrebná celková vibrácia a teplo zvarenca. Aj keď povrchové kontaktné trenie dvoch zváraných častí môže generovať tepelnú energiu rýchlym trením, čím väčšia je kontaktná plocha, tým vážnejší je rozptyl energie a v konečnom dôsledku nemožno molekulárnu štruktúru materiálu koncovej plochy zničiť a spojiť, takže je len potrebné na selektívne generovanie tepla na zváranej časti. Pri ultrazvukovom zváraní sa ultrazvuková vlna prenáša v plaste na povrch spoja s uhlom vedenia energie, kde vytvára teplo a zvaruje. Preto návrh štruktúry zváracieho povrchu ultrazvukového zváracieho stroja ovplyvňuje náročnosť zvárania, vzhľad miesta zvárania, pevnosť zvárania a vodotesnosť a odolnosť proti vlhkosti po zváraní.
Technológia ultrazvukového zvárania plastov má mnoho výhod a je široko používaná vo všetkých oblastiach života v mojej krajine a je stále vyspelejšia. Existuje však veľa parametrov, ktoré je potrebné kontrolovať v procese zvárania, ako je nastavenie procesných parametrov zváracieho stroja, výber zváracích materiálov a návrh konštrukcie, z ktorých všetky majú dôležitý vplyv na efekt zvárania a tieto efekty nie sú lineárne. V každodennej výrobe je potrebné merať zvárací efekt rôznych parametrov prostredníctvom prísnej testovacej analýzy, aby sa získalo optimálne riešenie a zároveň sa zlepšila adaptabilita materiálov, skúmal sa vplyv rôznych parametrov procesu na kvalitu zvárania, a aplikovať ultrazvukové zváranie v širšom poli.