مرحله به مرحله جوشکاری التراسونیک
نمودار فرایند جوشکاری اولتراسونیک
نمودار فرایند جوشکاری اولتراسونیک
کارکردهای اعتباری تصویر
مراحل اساسی جوشکاری اولتراسونیک را می توان با مراحل زیر توضیح داد:
قطعاتی که باید جوش داده شوند در سندان یا فیکسچر قرار می گیرند.
شاخ با قطعات جوشکاری تماس می گیرد.
برای تماس شاخ با مواد جوش داده شده و نگه داشتن آنها در کنار هم فشار وارد می شود.
شاخ ارتعاشات اولتراسونیک را برای گرم کردن مواد ایجاد می کند. ارتعاشات کمتر از یک میلیمتر یا بالا و پایین یا پهلو به پهلو حرکت می کنند.
مواد به هم جوش داده می شوند.
شاخ عقب می افتد و مواد جوش داده شده را می توان از سندان خارج کرد.
زمان جوشکاری ، فشارها و دما توسط کامپیوتر یا ریزپردازنده در دستگاه جوش کنترل می شود. و آنچه در واقع در طول فرآیند جوشکاری اتفاق می افتد بستگی به ماهیت مواد دارد. در فلزات ، ارتعاشات مافوق صوت به موازات سطح مواد تحویل داده می شود. حرارت اصطکاکی دمای سطوح فلزی را تا حدود یک سوم دمای ذوب افزایش می دهد ، اما فلزات را ذوب نمی کند. در عوض ، گرما اکسیدهای فلزی و فیلم ها را از سطوح حذف می کند. این به اتم های فلزی اجازه می دهد بین دو سطح حرکت کرده و پیوندهایی ایجاد کنند که فلزات را در کنار هم نگه می دارند.
در مورد پلاستیک ها
ارتعاشات عمود بر صفحه مواد هستند و حرارت اصطکاکی دما را به اندازه ای افزایش می دهد که پلاستیک ها ذوب شوند. مولکول های پلاستیک با هم مخلوط شده و پیوند ایجاد می کنند. پس از سرد شدن ، سطوح پلاستیکی به یکدیگر جوش داده می شوند. زمان جوش می تواند متفاوت باشد ، اما جوش ها می توانند در عرض 0.25 ثانیه ایجاد شوند.
عواملی که در جوشکاری اولتراسونیک متغیر هستند عبارتند از فرکانس امواج صوتی (معمولاً 20 ، 30 یا 40 کیلوهرتز) ، فشار اعمال شده برای نگه داشتن مواد در کنار هم و زمان اعمال سونوگرافی (کسری از ثانیه تا بیش از یک ثانیه).
تکنیک های جوشکاری اولتراسونیک که تاکنون توضیح داده شده است برای مواد (فلزات ، پلاستیک ها) مشابه است. اما در مورد موادی که مشابه هم نیستند چطور؟ بیایید با بررسی نحوه استفاده نیو بالانس از جوش اولتراسونیک برای مونتاژ کفش های ورزشی به این سوال بپردازیم.
جوشکاری التراسونیک در عمل
به یک جفت کفش ورزشی نگاه کنید. در حالی که کفش های سنتی ممکن است از یک ماده واحد مانند بوم یا چرم جیر ساخته شده باشند ، بسیاری از کفش های ورزشی دارای مواد متعددی مانند پلیمرهای پلاستیکی سبک وزن ، جیر یا جیر مصنوعی و مش با هم هستند. این مواد کامپوزیتی کفش را سبک ، انعطاف پذیر ، بادوام و تنفس می کند. به عنوان مثال ، یک سبک کفش ورزشی دارای قسمت بالایی است که از سه قسمت تشکیل شده است.
الگوی جیر مصنوعی به نام vamp – Vamp اکثریت کفش بالایی را شامل نوک ، زبان و ردیف چشم برای بند است.
یک الگوی جیر مصنوعی که ردیف چشم زین نامیده می شود – ردیف چشم زین شامل دو قسمت فوقانی برای تقویت بند و کاهش سایش است.
لایه ای از مش – مش ، قسمت پاشنه Vamp و قسمت فوقانی دهانه اطراف مچ پا را احاطه کرده است.
اما چگونه این مواد را کنار هم قرار می دهید؟ بیشتر اوقات ، شرکت های کفش مواد را به هم می دوزند. با این حال ، حدود دو تا سه سال پیش، تصمیم گرفت قسمت بالایی یک کفش را بدون دوخت بسازد. پس از آزمایش فیلم های چسبنده و اتوها ، آنها راهی برای ساخت این قسمت از کفش با استفاده از جوشکاری اولتراسونیک پیدا کردند.
برای مونتاژ قسمت بالای کفش ، کارگران با یک تکه از مواد جیر مصنوعی شروع می کنند.
آنها از یک پرس آهنی برای اتصال یک ورقه نازک از فیلم مذاب داغ به پشت مواد استفاده می کنند. در مرحله بعد ، یک دستگاه جوشکاری مافوق صوت ، یک الگو را به مواد جیر فشار می دهد. به همین ترتیب ، دستگاه جوشکاری مافوق صوت مشابه ، ردیف چشم زین را از قطعه دیگری از جیر مصنوعی فشار می دهد. شکل Vamp از جیر بریده می شود. ردیف چشم زین و مواد مش با سونوگرافی به ومپ جوش داده می شود. در این فرایندها ، گرمای اصطکاکی جوشکاری مافوق صوت ، فیلم مذاب داغ را ذوب می کند ، که ردیف چشم زین و مواد مش را به جریان خون متصل می کند. سپس جریان خمیری شکل یافته و با استفاده از حلالهای مبتنی بر آب به کف و قطعات پاشنه متصل می شود.
به گفته کنت استراکا ، توسعه دهنده ارشد محصول New Balance
روش های جوشکاری اولتراسونیک با صرفه جویی در زمان بهره وری را افزایش داده است. جوشکارهای اولتراسونیک نه تنها گرما را به طور مساوی نسبت به پرس های آهن توزیع می کنند ، بلکه سریعتر گرم و سرد می شوند. بنابراین ، فرآیند مونتاژ به مراحل کمتری نیاز دارد و سریعتر از روشهای سنتی دوخت است.
اکنون که دیدیم چگونه از جوشکاری اولتراسونیک برای چسباندن مواد مختلف استفاده می شود ، بیایید مزایا و معایب این تکنیک را بررسی کنیم.
چرا باید از روش های جوشکاری التراسونیک استفاده کرد؟
جوشکاری مافوق صوت مزایای زیادی نسبت به روش های سنتی دارد. برای اولین بار ، جوشکاری در دماهای پایین نسبت به روش های دیگر رخ می دهد. بنابراین ، تولید کننده نیازی به صرف مقدار زیادی سوخت یا انرژی دیگر برای رسیدن به دمای بالا ندارد. این باعث می شود که این فرآیند ارزان تر شود. همچنین سریعتر و ایمن تر است.
این فرایند در کسری از ثانیه تا ثانیه رخ می دهد.
بنابراین ، می توان آن را سریعتر از سایر روشها انجام داد. در واقع ، پلاستیک ها را بهتر و سریعتر از چسب ها می چسباند. به عنوان مثال ، کلیدهای هوشمند جدید در اتومبیل ها دارای تراشه فرستنده هستند. ماشین تنها زمانی می تواند استارت بزند که تراشه را حس کند. برای ساخت کلید ، یک سر کلید فلزی خالی شده و تراشه در نیمی از قسمت پلاستیکی قرار می گیرد. نصف دیگر روی آنها قرار می گیرد و به نیمه اصلی متصل می شود. این اتصال معمولاً با چسب انجام می شود ، که درمان آن زمان می برد. همین کار را می توان با جوشکاری اولتراسونیک در کمتر از یک ثانیه انجام داد.
لطفا به صفحه پکیج پلی الکترولیت هم سر بزن 🙂
جوشکاری مافوق صوت نیازی به سوخت های قابل اشتعال و شعله های باز ندارد
بنابراین در مقایسه با سایر روش های جوشکاری ، این فرآیند ایمن تر است. کارگران در معرض گازهای قابل اشتعال یا حلالهای مضر قرار نمی گیرند. در وسایل الکترونیکی ، سیمهای مسی معمولاً با لحیم به اتصالات الکتریکی روی برد مدار وصل می شوند. همین کار را می توان با استفاده از جوشکاری مافوق صوت در قسمتی از زمان و بدون قرار دادن کارگران در معرض دود ناشی از لحیم کاری سرب که می سوزد ، انجام داد. اگرچه ممکن است شنوایی کارگران در معرض صدای فرکانس بالا آسیب ببیند ، اما با قرار دادن دستگاه جوشکاری اولتراسونیک در یک جعبه ایمنی یا قفس و/یا استفاده از محافظ گوش ، این خطر بالقوه به راحتی کاهش می یابد.
در نهایت ، جوش های مافوق صوت به اندازه جوش های معمولی از همان مواد قوی و بادوام هستند
که این تنها یکی از دلایلی است که از این روش در ساخت خودرو استفاده می شود. برای اینکه خودروها سبک تر و کم مصرف تر شوند ، سازندگان خودرو به آلومینیوم به عنوان فلز اصلی بدنه خودرو روی آورده اند. جوشکاری مافوق صوت را می توان برای چسباندن فلز در زمان کمتر و در دماهای پایین تر از جوشکاری سنتی استفاده کرد.
هر چند جوشکاری التراسونیک محدودیت هایی دارد.
ابتدا ، عمق جوش ها کمتر از یک میلی متر است ، بنابراین این فرایند روی مواد نازک مانند پلاستیک ، سیم یا ورق های نازک فلزی به بهترین شکل عمل می کند. جوشکاری تیرچه فولادی برای ساختمان به صورت التراسونیک عملی نخواهد بود. دوم ، هنگام جوشکاری مواد مشابه مانند پلاستیک های مشابه یا فلزات مشابه ، بهترین عملکرد را دارد. همانطور که در مورد کفش های New Balance مشاهده کردید ، جوشکاری اولتراسونیک مواد غیر مشابه به مواد اضافی نیاز دارد – در مورد کفش New Balance ، این یک فیلم است که می تواند بین جیر مصنوعی و مش متصل شود.
با وجود این محدودیت ها ، محبوبیت و پتانسیل جوشکاری اولتراسونیک همچنان در حال افزایش است.