معلمات عملية اللحام بالموجات فوق الصوتية
معلمات العملية الرئيسية للحام بالموجات فوق الصوتية هي: السعة ، ووقت اللحام ، ووقت الضغط ، وضغط اللحام ، والتردد ، وما إلى ذلك. تعتمد أفضل مواصفات اللحام على الأجزاء المراد لحامها ومعدات اللحام المستخدمة. يعتمد ضبط معلمات اللحام على حجم وصلابة الجزء ، خاصة المسافة بين نقطة التلامس لرأس اللحام ووصلة اللحام. قدرة اللحام محدودة بقدرة البلاستيك على نقل الاهتزازات فوق الصوتية (والأجزاء غير تالفة).
1. التردد
ترددات الموجات فوق الصوتية شائعة الاستخدام هي 20 و 30 و 40 كيلوهرتز ، ولللدائن شبه البلورية 15 كيلوهرتز. 20 كيلو هرتز هو التردد فوق الصوتي الأكثر استخدامًا لأنه من السهل الحصول على السعة والطاقة اللازمتين لصهر اللدائن الحرارية عند هذا التردد ، ولكنه قد يولد العديد من الاهتزازات الميكانيكية التي يصعب التحكم فيها وتصبح الأداة كبيرة جدًا. يعد التردد العالي (40 كيلو هرتز) الذي ينتج اهتزازًا أقل أمرًا ممكنًا وعادة ما يستخدم في لحام اللدائن الهندسية والبوليمرات المقواة. تشمل مزايا معدات اللحام عالية التردد: ضوضاء منخفضة ، حجم جزء صغير ، حماية معززة للأجزاء (بسبب انخفاض الضغط الدوري والتدفئة غير الانتقائية للمنطقة الخارجية لواجهة المفصل) ، وتحسين التحكم في الطاقة الميكانيكية ، وضغط اللحام المنخفض ، وسرعة المعالجة أسرع. العيب هو أنه من الصعب إجراء اللحام بعيد المدى بسبب صغر حجم الأجزاء ، وانخفاض قدرة الطاقة ، وانخفاض السعة. عادةً ما تُستخدم آلات اللحام بالموجات فوق الصوتية عالية التردد في لحام الأجزاء الصغيرة الدقيقة (مثل المفاتيح الكهربائية) والأجزاء التي تتطلب تدهورًا أقل للمواد. يمكن لماكينة اللحام 15 كيلو هرتز اللحام بسرعة لمعظم اللدائن الحرارية ، وفي معظم الحالات ، لا يكون تدهور المواد جيدًا مثل ماكينة اللحام 20 كيلو هرتز. يمكن لحام الأجزاء التي يصعب لحامها عند 20 كيلو هرتز (خاصة الأجزاء المصنوعة من المطاط عالي الأداء وتكنولوجيا البلاستيك والمعدات) بكفاءة 15 كيلو هرتز. في الترددات المنخفضة ، يكون طول الرنين لرأس اللحام أطول ، ويمكن جعله أكبر في جميع الأحجام. ميزة أخرى مهمة لاستخدام 15 كيلو هرتز هي أنه بالمقارنة مع استخدام ترددات أعلى ، يمكن أن يقلل بشكل كبير من توهين الموجات فوق الصوتية في البلاستيك ، بحيث يمكن لحام البلاستيك الأكثر ليونة ، ويمكن تحقيق مسافة مجال بعيد أكبر.
2-الإطارات
يعتمد نجاح اللحام على السعة المناسبة لطرف رأس اللحام. لجميع تركيبات رأس البوق / اللحام ، السعة ثابتة. اختر السعة وفقًا للمادة المراد لحامها للحصول على درجة الذوبان المناسبة. بشكل عام ، تتطلب اللدائن شبه البلورية طاقة أكبر من اللدائن غير البلورية ، وبالتالي تتطلب سعة أكبر للطرف. يسمح التحكم في العملية في آلات اللحام بالموجات فوق الصوتية الحديثة بالتدريج. يتم استخدام السعة العالية لبدء الذوبان ، ويتم استخدام السعة المنخفضة للتحكم في لزوجة المادة المنصهرة. ستعمل الزيادة على تحسين جودة اللحام لأجزاء تصميم مفصل القص. بالنسبة للوصلات التناكبية ، مع زيادة السعة ، ستتحسن جودة اللحام وسيقل وقت اللحام. عند استخدام قضيب توجيه الطاقة للحام بالموجات فوق الصوتية ، يعتمد متوسط معدل فقد الحرارة (Qavg) على معامل الفقد المركب (Eʺ) والتردد (ω) والإجهاد المؤثر (ε0) للمادة: Qavg=ωε02Eʺ / 2
يرتبط معامل الفقد المركب للبلاستيك الحراري ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة. عند الوصول إلى نقطة الانصهار أو درجة حرارة التزجج ، يزداد معامل الفقد ويتم تحويل المزيد من الطاقة إلى حرارة. بعد بدء التسخين ، ترتفع درجة حرارة واجهة اللحام بشكل حاد (حتى 1000 درجة مئوية / ثانية). السلالة المطبقة تتناسب مع سعة الوصلة الملحومة ، لذلك يمكن التحكم في تسخين الواجهة الملحومة عن طريق تغيير السعة. السعة هي معلمة مهمة للتحكم في تدفق بثق البلاستيك الحراري. عندما تكون السعة كبيرة ، تصبح سرعة التسخين لواجهة اللحام أعلى ، وترتفع درجة الحرارة ، ويتسارع تدفق المادة المنصهرة ، مما يؤدي إلى زيادة في الاتجاه الجزيئي ، وزيادة في الوميض ، وانخفاض في قوة اللحام. السعة العالية ضرورية لبدء الذوبان. السعة المنخفضة للغاية ستؤدي إلى ذوبان غير متساو وتصلب مبكر للذوبان. عندما تزيد السعة ، ستستهلك مادة اللدائن الحرارية المزيد من طاقة الاهتزاز ، وستتحمل الأجزاء المراد لحامها ضغطًا أكبر. عندما تظل السعة ثابتة طوال دورة اللحام ، عادةً ما يتم استخدام السعة القصوى التي لن تسبب ضررًا مفرطًا للأجزاء الملحومة. بالنسبة للبلاستيك المتبلور مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين ، يكون تأثير السعة أكبر بكثير من تأثير البلاستيك غير المتبلور مثل ABS والبوليسترين. قد يكون هذا بسبب أن صهر البلاستيك المتبلور ولحامه يتطلب المزيد من الطاقة. يمكن تعديل السعة ميكانيكيًا (عن طريق تغيير البوق أو رأس اللحام) أو كهربائيًا (عن طريق تغيير الجهد الموفر لمحول الطاقة). في الواقع ، تُستخدم الطرق الميكانيكية لإجراء تعديلات أكبر ، بينما تُستخدم الطرق الكهربائية لإجراء تعديلات دقيقة. تتطلب المواد عالية نقطة الانصهار ولحام المجال البعيد والبلاستيك شبه البلوري عمومًا سعة أكبر من اللدائن غير المتبلورة واللحام في المجال القريب. يتراوح نطاق السعة الإجمالي النموذجي للبلاستيك غير المتبلور من 30 إلى 100 ميكرومتر ، في حين أن نطاق السعة الإجمالي النموذجي للبلاستيك البلوري هو 60-125 ميكرون. يمكن أن يحقق توزيع السعة تدفقًا ذائبًا جيدًا وعاليًا ثابتًا ، ويمكن لملف السعة تحقيق تدفق ذوبان جيد وقوة لحام عالية ثابتة. بالنسبة للسعة ومستوى القوة المشتركين ، استخدم سعة وقوة أكبر لبدء الذوبان ، ثم قلل السعة والقوة لتقليل الاتجاه الجزيئي على طول خط اللحام.
3. وقت اللحام
وقت اللحام هو وقت تطبيق الاهتزاز. تجربة لتحديد وقت اللحام المناسب لكل تطبيق. ستؤدي زيادة وقت اللحام إلى زيادة قوة اللحام حتى الوصول إلى الوقت الأمثل. ستؤدي الزيادة الإضافية في وقت اللحام إلى انخفاض في قوة اللحام أو زيادة طفيفة فقط في القوة ، بينما في نفس الوقت ستزيد من نتوءات اللحام وتزيد من إمكانية إحداث فجوة في الجزء. يعد تجنب اللحام الزائد أمرًا مهمًا لأنه يخلق وميضًا مفرطًا يحتاج إلى القطع ، مما قد يقلل من جودة اللحام ويسبب تسربًا للأجزاء التي يجب إغلاقها. رأس اللحام قد يخدش السطح. لفترات اللحام الأطول ، قد يحدث الذوبان والكسر أيضًا في أجزاء بعيدة عن منطقة المفصل ، خاصة في الثقوب واللحام والزوايا الحادة للأجزاء المصبوبة.
4. عقد الوقت
يشير وقت التثبيت إلى الوقت الاسمي للأجزاء المراد دمجها وترسيخها دون ضغط الاهتزاز بعد اللحام. في معظم الحالات ، لا تكون هذه المعلمة معلمة مهمة. ما لم يكن من السهل تفكيك الحمل الداخلي للجزء الملحوم (مثل زنبرك ملف مضغوط قبل اللحام) ، عادة ما تكون 0.3 ~ 0.5 ثانية كافية.
5. الضغط
يوفر ضغط اللحام القوة الساكنة المطلوبة للربط بين رأس اللحام والجزء ، لذلك يمكن نقل الاهتزاز إلى الجزء. في مرحلة الاحتفاظ بالضغط في دورة اللحام ، عندما تصلب المادة المنصهرة في المفصل ، يمكن أن يضمن نفس الحمل الساكن التوصيل المتكامل للأجزاء. يعد تحديد الضغط الأمثل ضروريًا للحام الجيد. إذا كان الضغط منخفضًا جدًا ، فسيؤدي ذلك إلى ضعف تدفق الذوبان أو عدم كفاية نقل الطاقة ، مما يؤدي إلى دورات لحام طويلة غير ضرورية. ستؤدي زيادة ضغط اللحام إلى تقليل وقت اللحام المطلوب لتحقيق نفس الإزاحة. إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا ، فسوف يتسبب في اتجاه جزيئي على طول اتجاه التدفق ويقلل من قوة اللحام ، مما قد يتسبب في إحداث فجوة في الجزء. في الحالات القصوى ، إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا بالنسبة إلى نهاية رأس اللحام ، فقد يزيد من تحميل رأس اللحام ويتوقف. في اللحام بالموجات فوق الصوتية ، تتطلب السعة العالية ضغطًا منخفضًا ، وتتطلب السعة المنخفضة ضغطًا مرتفعًا. مع زيادة السعة ، يضيق نطاق الضغط المقبول. لذلك ، فإن أهم شيء في السعة العالية هو إيجاد أفضل ضغط. يتم إجراء معظم اللحام بالموجات فوق الصوتية تحت ضغط ثابت أو قوة ثابتة. بالنسبة لبعض المعدات ، يمكنك تغيير القوة أثناء الدورة ، أي إجراء تحليل ملف تعريف القوة وتقليل قوة اللحام أثناء تطبيق الطاقة فوق الصوتية على الجزء. سيؤدي انخفاض ضغط أو قوة اللحام في نهاية دورة اللحام إلى تقليل كمية المواد المبثوقة من المفصل ، وإطالة وقت الانتشار بين الجزيئات ، وتقليل الاتجاه الجزيئي وزيادة قوة اللحام. بالنسبة للمواد ذات اللزوجة المنصهرة المنخفضة المشابهة لمادة البولي أميد ، فإن هذا قد يزيد بشكل كبير من قوة اللحام.
6. طريقة اللحام
اللحام الزمني يسمى عملية الحلقة المفتوحة. قبل إسقاط رأس اللحام ولمسه ، يتم تجميع الأجزاء المراد لحامها في التركيب. بعد ذلك ، ستعمل الموجات فوق الصوتية على الجزء لفترة زمنية محددة ، عادةً من 0.2 إلى 1 ثانية. لم يتم إجراء اللحام بنجاح خلال هذه العملية. في ظل افتراض أن وقت اللحام الثابت يتسبب في وجود قدر ثابت من الطاقة يعمل على المفصل وينتج عنه قدر يمكن التحكم فيه من الذوبان ، فإن اللحام الناجح هو الوضع المثالي. في الواقع ، الطاقة الممتصة من خلال الحفاظ على السعة من دورة إلى أخرى ليست هي نفسها. هذا يرجع إلى عوامل متعددة (على سبيل المثال ، التوافق بين جزأين). نظرًا لأن الطاقة تختلف باختلاف القوة والوقت ، والوقت ثابت ، تتغير الطاقة المطبقة من جزء إلى آخر. بالنسبة للإنتاج بالجملة حيث يكون الاتساق مهمًا ، فمن الواضح أن هذا غير مرغوب فيه. لحام الطاقة هو عملية حلقة مغلقة مع التحكم في التغذية الراجعة. يقيس برنامج الآلة بالموجات فوق الصوتية الطاقة الممتصة ويضبط وقت المعالجة لتقديم مدخلات الطاقة المطلوبة للمفاصل. افتراض هذه العملية هو أنه إذا كانت الطاقة التي يستهلكها كل لحام هي نفسها ، فإن كمية المواد المنصهرة في كل اتصال هي نفسها. ومع ذلك ، فإن الوضع الفعلي هو أن هناك فقدًا للطاقة في مجموعة اللحام ، خاصةً عند الواجهة بين رأس اللحام والجزء. نتيجة لذلك ، قد تتلقى بعض الأجزاء طاقة أكثر من غيرها ، مما قد يتسبب في قوة لحام غير متسقة. يسمح اللحام بالمسافة بربط الأجزاء بعمق لحام محدد. لا يعتمد وضع التشغيل هذا على الوقت أو الطاقة أو الطاقة الممتصة ، ويمكنه تعويض أي انحرافات في الأبعاد في الجزء المصبوب ، وبالتالي ضمان صهر نفس الكمية من البلاستيك في المفصل في كل مرة. من أجل التحكم في الجودة ، يمكن وضع حد للطاقة أو الوقت المستخدم في تشكيل اللحام.
