مقدمه ای بر جوشکاری اولتراسونیک

 

جوشکاری اولتراسونیک از فناوری جوش پلاستیک اولتراسونیک استفاده می‌کند که انرژی الکتریکی با فرکانس بالا را از طریق مبدل‌های اولتراسونیک به انرژی ارتعاشی مکانیکی تبدیل می‌کند و سپس انرژی ارتعاش مکانیکی را پس از تغییر دامنه آن از طریق یک دستگاه بنر به سر جوش منتقل می‌کند. هنگامی که سر جوش به سطح محصول فرآوری شده نزدیک می شود، امواج اولتراسونیک به طور خودکار تولید می شود و باعث ایجاد لرزش با فرکانس بالا با دامنه میکرو در سطح محصول پردازش شده می شود. اصطکاک با سطح محصول فرآوری شده به گرما تبدیل می شود که محصول فرآوری شده را قبل از همجوشی ذوب می کند. با توجه به عملیات جوش نقطه ای، جوشکاری نسبتاً کاملتر است و با تعویض سر جوش می توان اثرات جوشکاری متفاوتی به دست آورد.

 

 

جوشکاری اولتراسونیک چگونه کار می کند؟

هنگامی که ارتعاش اولتراسونیک به یک ماده (مانند پلاستیک) برخورد می کند، زنجیره های مولکولی شروع به نوسان می کنند. مولکول ها شروع به حرکت کرده و روی یکدیگر ساییده می شوند. این انرژی تولید می کند (که به عنوان گرمای اصطکاکی شناخته می شود). برای مواد ترموپلاستیک، این فرآیند می تواند باعث شروع ذوب آنها شود. جوشکاری اولتراسونیک از این اصل استفاده می کند. پس از مدت کوتاهی نگهداری تحت فشار اضافی، می توان مواد مختلف (اجزا) را در سطح مولکولی در ناحیه اتصال به هم جوش داد.

جوش اولتراسونیک برای چه کاری مناسب است؟

جوشکاری اولتراسونیک در عرض چند ثانیه بدون نیاز به هیچ ابزار کمکی مانند چسب یا پیچ انجام می شود. از اولتراسوند در ساخت بسته بندی، قطعات خودرو، اسباب بازی و غیره استفاده می شود، به عنوان مثال:

1. اتصال قطعات قالب گیری تزریقی (مانند اسباب بازی)
2. غشاهای تعبیه شده (مانند غشاهای فیلتر که در قطعات پزشکی استفاده می شود)
3. یکپارچه سازی چرم، پارچه های نبافته، و منسوجات (مانند فیلترهای هوا در خودروها)
4. چیدن انواع مختلف مواد روی هم (مثلاً برای کیسه هوا)
5. از تکنیک های شکل دهی برای ایجاد کانکتورهایی با شکل مناسب (مانند تماس های مغناطیسی در شارژرها) استفاده کنید.
6. سوکت و آهنربای ضد غرق (مانند آهنربای محصور شده برای فعال کردن سنسورها)

 

 

 

سیستم جوش اولتراسونیک:

سیستم کامل جوشکاری اولتراسونیک از اجزای مختلفی تشکیل شده است. اجزای فعال ارتعاش ایجاد می کنند، ارتعاش را منتقل می کنند و آن را روی اتصالات جوش داده شده اعمال می کنند. اجزای غیرفعال نیروی ایجاد شده را جذب می کنند و اجزا را در موقعیت های مناسب ثابت می کنند، به ویژه در نقاط اتصال جوش داده شده که اجزای نگهدارنده به یکدیگر متصل هستند.

اجزاء:

ژنراتور اولتراسونیک

مبدل اولتراسونیک

اهرم دامنه التراسونیک

سر ابزار اولتراسونیک

ترکیب مبدل ها، میله های دامنه و ژنراتورهای اولتراسونیک به اصطلاح پشته ای را تشکیل می دهد.

 

 

 

فناوری فرآیند: اصل تمرکز بر انرژی:

برای ذوب دقیق اجزا، لازم است انرژی ارتعاش در یک نقطه متمرکز شود. به این می گویند تمرکز انرژی. این نقطه خاص مکانی است که در آن توسعه گرما قوی ترین است و ذوب رخ می دهد - که به عنوان فرآیند جوشکاری کم انرژی تعریف می شود.

 

انواع تمرکز انرژی:

همه چیز به شکل بستگی دارد: برای اینکه انرژی ارتعاش در نقطه صحیح همگرا شود، شکل هندسی قطعات یا ابزارهایی که قرار است جوش داده شوند باید بر اساس آن طراحی شود. برای تمرکز یکپارچه سازی اجزا، یک مدیر انرژی (ED) انرژی را روی خود ماده متمرکز می کند. برای شکل هندسی ابزار فوکوس، شکل ابزار برای یک کاربرد خاص مناسب است.

چه موادی را می توان با استفاده از امواج اولتراسونیک جوش داد؟

به طور کلی، بیشتر مواد ترموپلاستیک (پلاستیک‌هایی که می‌توانند با حرارت دادن تشکیل شوند) را می‌توان با استفاده از امواج اولتراسونیک جوش داد. هر چه مواد سخت تر باشد بهتر است. علاوه بر پلاستیک، فلزات مختلف غیرآهنی مانند آلومینیوم، نیکل، برنج و مس نیز برای جوشکاری اولتراسونیک مناسب هستند.