Toepassing van het principe van ultrasoon snijden en lassen van banden
Principe van ultrasoon snijden en lassen
Ultrasoon snijden en lassen is een deelgebied van ultrasone toepassingen in de industrie en wordt steeds vaker gebruikt vanwege de milieuvriendelijke, efficiënte en esthetisch aantrekkelijke eigenschappen.
Principe van ultrasoon snijden en lassen
Ultrasoon snijden en lassen van banden maakt gebruik van hoogfrequente mechanische trillingen van 20-40 kHz, waarbij energie via de laskop wordt overgebracht naar het contactoppervlak van de band. 1. Energieomzetting: De ultrasone generator zet elektrische energie om in hoogfrequente mechanische trillingen, die worden versterkt door de amplitudetransformator en vervolgens worden overgebracht naar de laskop. 2. Wrijvingswarmtegeneratie: De laskop drukt tegen de band, waardoor hoogfrequente wrijving ontstaat tussen de vezels in de band. Dit genereert direct plaatselijke hoge temperaturen van 500-1000 °C. 3. Synchroon lassen en snijden: De hoge temperatuur smelt de vezels van de band (zoals nylon en polyester), terwijl de druk van de laskop het gesmolten gedeelte verdicht, waardoor een sterke laslaag ontstaat. In combinatie met een speciale snijkop kan de hoge temperatuur de band tegelijkertijd snijden, waardoor een geïntegreerd "snijden + lassen"-proces wordt gerealiseerd. 4. Koelen en vormen: Nadat de trillingen zijn gestopt, wordt de druk gedurende 0,1-0,5 seconden gehandhaafd, waardoor het te lassen gebied snel kan afkoelen en stollen, waarmee het snij- en lasproces wordt voltooid. (Pneumatische systemen zorgen voor demping en garanderen tevens koeling en vormgeving tijdens het snij- en lasproces.)
Samenstelling van het ultrasoon snij- en lassysteem
Het veelgebruikte ultrasone kunststoflassysteem bestaat uit drie hoofdcomponenten: een ultrasone generator (elektrische kast), een ultrasone transducer (vibrator) en een ultrasone mal (malkop, laskop, hoorn).
Ultrasone generator (elektrische kast), ultrasone transducers (vibratoren), ultrasone mallen (malkoppen, laskoppen, hoorns)
1. Ultrasone generator (elektrische kast): Zet netspanning om in een stabiele hoogfrequente hoogspanningsuitgang.
2. Ultrasone transducer (oscillator): Een akoestisch apparaat dat energie omzet, waarbij elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie.
3. Versterker: De amplitude van de mechanische trilling van de transducer wordt gewijzigd door middel van een vooraf ingestelde versterkingsfactor.
4. Mallen (voor het lassen van koppen en hoorns): Op maat gemaakt volgens de specifieke afmetingen voor las- en snijtoepassingen, en ontworpen met akoestische eigenschappen die voldoen aan de resonantie-eisen van het ultrasone systeem. Hieronder zal ik aan de hand van verschillende formules het fenomeen van parameteroptimalisatie in toepassingen toelichten.
Energie = Amplitude * Druk * Tijd * Constante K = Vermogen * Tijd
De bovenstaande formules tonen aan dat bij lassen en snijden de amplitude van de ultrasone golf (die op de generator kan worden ingesteld), de druk (luchtdruk of koppel van de elektrische cilinder, evenals de structurele stijfheid en hardheid) en de duur van de golfuitstraling positief gecorreleerd zijn met het las- en snijresultaat. Met andere woorden, als het product niet goed gesneden wordt, kunnen deze parameters positief worden aangepast. Betekent dit dat hoe hoger deze parameters zijn, hoe beter? Natuurlijk niet!
P = K∗A∗f∗δ, waarbij P het lasvermogen in W voorstelt;
K is een constante waarvan de grootte verband houdt met de geluidsgeleiding en energieverspreiding van het materiaal. Dit betekent dat we doorgaans stellen dat verschillende materialen verschillende parameterinstellingen vereisen om aan de eisen te voldoen.
A Dit geeft het oppervlak van de lasnaad weer, gemeten in vierkante meters (㎡). Dit is het contactoppervlak van de lasnaad, dus de lengte en de hoek van de snijkant bepalen dit oppervlak meestal.
F De ultrasone frequentie betekent dat hogere frequenties theoretisch gezien gemakkelijker te lassen zijn. Akoestisch gezien is het echter zo dat hoe hoger de frequentie, hoe moeilijker het is om een grote amplitude te bereiken; de eenheid is Hz.
D De amplitude wordt weergegeven in meters (m). Theoretisch gezien resulteert een grotere amplitude in betere las- en snijprestaties. De vermoeiingslevensduur van metalen materialen is echter afhankelijk van de frequentie, materiaaleigenschappen, spanning, tijd, druk en hardheid, en wordt daarom beïnvloed door andere parameters.
Zes factoren die van invloed zijn op de resultaten van ultrasoon snijden en lassen:
Druk + Tijd + Mechanische structuur + Productmaterialen + Debugging
1. Ultrasone lasdruk
Door de juiste druk op het lasoppervlak uit te oefenen, verandert het lasmateriaal van elastisch naar plastisch, wordt moleculaire interdiffusie bevorderd en wordt resterende lucht uit de las verdreven, waardoor de afdichtingsprestaties van het lasoppervlak verbeteren. De druk bedraagt doorgaans niet meer dan 0,5 MPa.
2. Ultrasoon las-/snijtijd (golfemissietijd)
Een geschikte smelttijd en voldoende afkoeltijd zijn essentieel. Bij een vast warmtevermogen leidt een te korte tijd tot onvolledige lasverbindingen, terwijl een te lange tijd vervorming van de las, slakoverloop en soms hotspots (verkleuring) in niet-gelaste gebieden veroorzaakt. Het is cruciaal ervoor te zorgen dat het lasoppervlak voldoende warmte absorbeert om volledig te smelten, zodat adequate moleculaire diffusie en fusie gegarandeerd zijn. Tegelijkertijd is voldoende afkoeltijd nodig om de las de gewenste sterkte te geven.
3. Ultrasone amplitude
4. Mechanische structuur
De precisie en stabiliteit van de framefabricage hebben een directe invloed op het lasresultaat, met name bij bepaalde precisieproducten waarbij de mechanische structuur moet aansluiten op de precisie van het product.
5. Productmaterialen
Factoren zoals het materiaal van de te lassen onderdelen, hun structuur, dikte en drukweerstand hebben ook een directe invloed op het lasresultaat.
6. Debugging van apparatuur
Kortom, voor het behalen van de beste ultrasone snij- en lasresultaten is het debuggen van de apparatuur een belangrijke garantie. Flexibele afstemming en aanpassing van diverse parameters en debugging ter plaatse door technici spelen hierbij een cruciale rol.