Прымяненне прынцыпу ультрагукавой рэзкі і зваркі стужак
Прынцып ультрагукавой рэзкі і зваркі
Ультрагукавая рэзка і зварка — гэта падгаліна ультрагукавых прымяненняў у прамысловасці, і яна ўсё часцей выкарыстоўваецца дзякуючы сваім экалагічна чыстым, эфектыўным і эстэтычна прыемным характарыстыкам.
Прынцып ультрагукавой рэзкі і зваркі
Ультрагукавая рэзка і зварка стужкі выкарыстоўвае высокачашчынную механічную вібрацыю 20-40 кГц, якая перадае энергію на кантактную паверхню стужкі праз зварачную галоўку. 1. Пераўтварэнне энергіі: Ультрагукавы генератар пераўтварае электрычную энергію ў высокачашчынную механічную вібрацыю, якая ўзмацняецца трансфарматарам амплітуды, а затым перадаецца на зварачную галоўку. 2. Выпрацоўка цяпла ад трэння: Зварачная галоўка прыціскаецца да стужкі, выклікаючы высокачашчыннае трэнне паміж валокнамі ўнутры стужкі, імгненна ствараючы лакалізаваныя высокія тэмпературы 500-1000℃. 3. Сінхронная зварка і рэзка: Высокая тэмпература плавіць валокны стужкі (напрыклад, нейлон і поліэстэр), у той час як ціск зварачнай галоўкі ўшчыльняе расплаўленую частку, утвараючы трывалы пласт зваркі. Пры выкарыстанні са спецыяльнай зварачнай галоўкай з рэжучай абзой высокая тэмпература можа адначасова рэзаць стужку, дасягаючы інтэграванага "рэзання + зваркі". 4. Астуджэнне і фармаванне: Пасля спынення вібрацыі ціск падтрымліваецца на працягу 0,1-0,5 секунды, што дазваляе зваранай зоне хутка астыць і зацвярдзець, завяршаючы працэс рэзкі і зваркі. (Пнеўматычныя сістэмы забяспечваюць амартызацыю, а таксама астуджэнне і фарміраванне падчас працэсу рэзкі і зваркі.)
Склад ультрагукавой сістэмы рэзкі і зваркі
Звычайна выкарыстоўваная ультрагукавая сістэма зваркі пластыка складаецца з трох асноўных кампанентаў: ультрагукавога генератара (электрычнай скрынкі), ультрагукавой пераўтваральнік (вібратар) і ультрагукавая форма (галоўка формы, зварачная галоўка, рупор).
Ультрагукавой генератар (электрычная скрынка), ультрагукавыя пераўтваральнікі (вібратары), ультрагукавыя формы (галоўкі формаў, зварачныя галоўкі, рычагі)
1. Ультрагукавы генератар (электрычная скрынка): Пераўтварае электрычную энергію ў стабільны высокачастотны высокавольтны выхад.
2. Ультрагукавы пераўтваральнік (асцылятар): Акустычная прылада, якая пераўтварае энергію, пераўтвараючы электрычную энергію ў механічную энергію.
3. Узмацняльнік: Амплітуда механічнай ваганні пераўтваральніка змяняецца з дапамогай загадзя зададзенага каэфіцыента ўзмацнення.
4. Формы (зварачныя галоўкі, раглы): Вырабляюцца па канкрэтных памерах у адпаведнасці з патрэбамі зваркі і рэзкі, а таксама распрацаваны з акустычнымі характарыстыкамі, якія адпавядаюць патрабаванням рэзанансу ультрагукавой сістэмы. Ніжэй я выкарыстаю некалькі формул для тлумачэння з'явы налады параметраў у розных сферах прымянення.
Энергія = Амплітуда * Ціск * Час * Пастаянная K = Магутнасць * Час
Прыведзеныя вышэй формулы паказваюць, што пры зварцы і рэзцы амплітуда ультрагукавой хвалі (якую можна ўсталяваць на генератары), ціск (ціск паветра або крутоўны момант электрычнага цыліндру, а таксама калянасць і цвёрдасць канструкцыі) і час выпраменьвання хвалі станоўча карэлююць з эфектам зваркі і рэзкі. Іншымі словамі, калі выраб дрэнна разразаецца, гэтыя параметры можна станоўча адрэгуляваць. Ці азначае гэта, што чым вышэйшыя гэтыя параметры, тым лепш? Вядома ж, не!
П = K∗A∗f∗δ, дзе P — магутнасць зваркі ў Вт;
К. — гэта пастаянная велічыня, велічыня якой звязана з гукаправоднасцю і рассейваннем энергіі матэрыялам. Гэта азначае, што мы звычайна кажам, што розныя матэрыялы патрабуюць рознай тонкай налады параметраў, каб адпавядаць патрабаванням.
А прадстаўляе плошчу зварнога разрэзу, якая вымяраецца ў квадратных метрах (㎡). Гэта кантактная паверхня зварнога разрэзу, таму даўжыня і вугал рэжучай абзы звычайна вызначаюць гэту плошчу.
ф — ультрагукавая частата, што азначае, што тэарэтычна з больш высокімі частотамі лягчэй зварваць. Аднак з акустычнага пункту гледжання, чым вышэйшая частата, тым цяжэй дасягнуць вялікай амплітуды; адзінка вымярэння — Гц.
д прадстаўляе амплітуду, якая вымяраецца ў метрах (м). Тэарэтычна, большая амплітуда прыводзіць да лепшай зваркі і рэзкі. Аднак тэрмін службы металічных матэрыялаў залежыць ад частаты, уласцівасцей матэрыялу, напружання, часу, ціску і цвёрдасці, і таму на яе ўплываюць іншыя параметры.
Шэсць фактараў, якія ўплываюць на вынікі ультрагукавой рэзкі і зваркі:
Ціск + Час + Механічная структура + Матэрыялы вырабу + Адладка
1. Ціск ультрагукавой зваркі
Прыкладанне адпаведнага ціску да паверхні зваркі прыводзіць да пераходу зварачнага матэрыялу з эластычнага стану ў пластычны, спрыяе малекулярнай узаемнай дыфузіі і выцясняе рэшткі паветра са зварнога шва, тым самым павялічваючы герметычнасць паверхні зваркі. Ціск звычайна не перавышае 0,5 МПа.
2. Час ультрагукавой зваркі/рэзкі (час выпраменьвання хвалі)
Адпаведны час плаўлення і дастатковы час астуджэння маюць важнае значэнне. Пры фіксаванай цеплавой магутнасці недастатковы час прывядзе да няпоўнай зваркі, а празмерны час — да дэфармацыі зварнога шва, пераліву шлаку і часам да ўтварэння гарачых кропак (змены колеру) у незвараных зонах. Вельмі важна пераканацца, што паверхня зварнога шва паглынае дастатковую колькасць цяпла для дасягнення цалкам расплаўленага стану, каб гарантаваць адэкватную малекулярную дыфузію і плаўленне. Адначасова неабходны дастатковы час астуджэння, каб зварны шво дасягнуў дастатковай трываласці.
3. Амплітуда ультрагуку
4. Механічная структура
Дакладнасць і стабільнасць вырабу рамы непасрэдна ўплываюць на эфект зваркі, асабліва для некаторых дакладных вырабаў, дзе механічная канструкцыя павінна адпавядаць дакладнасці вырабу.
5. Матэрыялы вырабу
Такія фактары, як матэрыял звараных дэталяў, іх структура, таўшчыня і супраціў ціску, таксама непасрэдна ўплываюць на эфект зваркі.
6. Адладка абсталявання
У заключэнне, для дасягнення найлепшых вынікаў ультрагукавой рэзкі і зваркі прадуктам важнай гарантыяй з'яўляецца адладка абсталявання. Гнуткае падбор і карэкціроўка розных параметраў, а таксама адладка на месцы інжынерамі адыгрываюць важную ролю.