เครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกสร้างความร้อนได้อย่างไร?

เครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกสร้างความร้อนได้อย่างไร?

เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีทั่วไปในด้านการเชื่อมพลาสติก เนื่องจากข้อดีของการประหยัด ความน่าเชื่อถือ และการรวมระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย การเชื่อมแบบอัลตราโซนิกจะสร้างความร้อนผ่านการเสียดสีต่างจากแหล่งความร้อนแบบดั้งเดิมซึ่งสร้างความร้อนโดยการสัมผัสโดยตรงกับพลาสติก

1. แอมพลิจูด ความถี่ และความยาวคลื่น

ในการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก คลื่นตามยาวจะถูกส่งในรูปแบบของความถี่สูง ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนทางกลของแอมพลิจูดต่ำ พลังงานไฟฟ้าของเครื่องเชื่อมจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลสำหรับการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ เพื่อให้เข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างแอมพลิจูด ความถี่ และความยาวคลื่น และความเกี่ยวข้องกับการสร้างความร้อน เราจำเป็นต้องเข้าใจส่วนประกอบหลักของเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก

ส่วนประกอบหลักของเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทรานสดิวเซอร์ โมดูเลเตอร์แอมพลิจูด (บางครั้งเรียกว่าแตร) และหัวเชื่อม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแปลงแหล่งจ่ายไฟ 50-60Hz ที่มีแรงดันไฟฟ้า 120V/240V เป็นแหล่งจ่ายไฟที่ทำงานที่ 20-40Khz ที่มีแรงดันไฟฟ้า 1300V พลังงานนี้ถูกส่งไปยังทรานสดิวเซอร์ ซึ่งใช้เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกรูปดิสก์เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการสั่นสะเทือนทางกล กล่าวคือ เมื่อกระแสความถี่สูงไหลผ่านเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกจะสร้างการเคลื่อนตัวของความเครียด

ตัวแปลงส่งการสั่นสะเทือนไปยังโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด โมดูเลเตอร์แอมพลิจูดจะขยายแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราโซนิกและส่งไปยังหัวเชื่อมต่อไป ฮอร์นยังคงขยายแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราโซนิกและสัมผัสกับชิ้นส่วน

ในที่สุด พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยังตำแหน่งซี่โครงเชื่อมของสองส่วนของชุดประกอบ เนื่องจากซี่โครงเชื่อมได้รับการออกแบบให้มีจุดแหลม พลังงานจึงมีความเข้มข้นที่จุดนั้น และเกิดความร้อนจากแรงเสียดทานภายใต้แรงดัน ความร้อนนี้เกิดจากแรงเสียดทานสองประเภท แบบแรกคือการเสียดสีที่พื้นผิวระหว่างวัสดุส่วนบนและส่วนล่าง และอีกประเภทหนึ่งคือแรงเสียดทานระหว่างโมเลกุลภายในวัสดุ เป็นความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานที่ทำให้ส่วนบนและส่วนล่างหลอมรวมกันที่จุดเชื่อม

2. ทำความเข้าใจอัตราการให้ความร้อน

สำหรับวัสดุชนิดเดียวกัน ปัจจัยสามประการเป็นตัวกำหนดอัตราการให้ความร้อน: ความถี่ แอมพลิจูด และแรงดันในการเชื่อม สำหรับอุปกรณ์ที่มีอยู่ เช่น เครื่อง 15Khz, 20Khz, 30Khz หรือ 40Khz ความถี่จะคงที่ ดังนั้นอัตราการให้ความร้อนมักจะเปลี่ยนได้ด้วยแรงดันในการเชื่อม โดยทั่วไป ยิ่งความดันสูงเท่าใด อัตราการให้ความร้อนก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น อีกทางหนึ่ง คุณสามารถเปลี่ยนแอมพลิจูดได้ เช่นเดียวกับแรงดัน ยิ่งแอมพลิจูดมากเท่าไหร่ อัตราการให้ความร้อนก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น

แน่นอน แรงดันและแอมพลิจูดที่มากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพการเชื่อม เช่น ทำให้วัสดุเสื่อมสภาพ รั่ว แตก และวาบไฟ ดังนั้นการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกจึงต้องมีกระบวนการปรับพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสม หลังจากกำหนดพารามิเตอร์แล้ว กระบวนการเชื่อมสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่เสถียรด้วยความเร็วที่รวดเร็วและความแข็งแรงในการเชื่อมสูง นี่คือเหตุผลที่การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตจำนวนมาก

3. เวลา ระยะทาง กำลัง และพลังงาน

ปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ การออกแบบการเชื่อม และข้อกำหนดของอุปกรณ์ วิธีการดั้งเดิมในการควบคุมความร้อนคือการเชื่อมด้วยโหมดเวลา กล่าวคือ การเชื่อมในช่วงเวลาหนึ่ง เช่น 0.2-1s (โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1 วินาที) อย่างไรก็ตาม ด้วยอุปกรณ์เชื่อมอัลตราโซนิกในปัจจุบัน มักจะสามารถกำหนดและตรวจสอบระยะการเชื่อม กำลังและพลังงานได้ ด้วยผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมมาอย่างเหมาะสม การปรับพารามิเตอร์สามารถทำได้ตามสภาพจริงและวัสดุที่แตกต่างกัน ส่งผลให้ผลการเชื่อมมีความสม่ำเสมอ สิ่งนี้ยังช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือของการเชื่อมอย่างมาก