Como escolher os parâmetros de soldagem ultra-sônica?

Como escolher os parâmetros de soldagem ultra-sônica?

Amplitude A, pressão estática F e tempo de soldagem t, além da escolha da potência ultrassônica e da interação entre os parâmetros. Na soldagem por ultrassom, a soldagem por pontos é a aplicação mais comum. A seguir, um exemplo de soldagem por pontos para discutir a influência de vários parâmetros na qualidade da soldagem.

1. freqüência de vibração ultra-sônica? A frequência de vibração refere-se principalmente ao valor da frequência de ressonância e à precisão da frequência de ressonância. A frequência de vibração é geralmente entre 15 e 75 kHz. A escolha da freqüência deve considerar as propriedades físicas e a espessura do material a ser soldado. A soldagem é mais fina e usa uma frequência de vibração mais alta. Quando a soldagem é mais espessa, a dureza do material de solda e a resistência ao escoamento são menores, a menor frequência de vibração é usada. Isto porque, sob a premissa de manter a função do som inalterada, o aumento da frequência de vibração pode reduzir a amplitude, reduzindo assim o dano de fadiga causado pela tensão alternada do membro delgado. A frequência de vibração afeta a resistência ao cisalhamento da junta. Quanto mais duro o material e maior a espessura, mais óbvio é o efeito da frequência. Deve notar-se que à medida que a frequência aumenta, a perda da energia de oscilação de alta frequência no sistema acústico aumenta, pelo que a frequência da máquina de soldadura por ultrassons de alta potência é relativamente baixa, geralmente no intervalo de 15 a 20 kHz . A precisão da frequência de vibração é um fator importante para garantir a estabilidade da qualidade da junta de solda. Devido à variabilidade da carga mecânica durante o processo de soldagem ultra-sônica, ocorrem desequilíbrios aleatórios, resultando em qualidade de soldagem instável.

2. A amplitude A amplitude é um dos parâmetros básicos no processo de soldagem ultra-sônica. Determina a magnitude do poder de fricção, que está relacionado com a remoção da película de óxido na superfície de soldadura, a geração de calor friccional da superfície da junta, o tamanho da zona de deformação plástica e o estado da camada de fluido de plástico. . Portanto, a seleção correta do valor de amplitude de acordo com a natureza do material a ser soldado e sua espessura é um pré-requisito para obter uma junta altamente confiável. O intervalo de amplitude é geralmente de 5 a 25μm. Os soldadores ultra-sônicos de baixa potência geralmente têm altas freqüências de vibração, mas a faixa de amplitude é baixa. Materiais de soldagem de baixa dureza ou soldagens mais finas devem usar uma amplitude menor; à medida que a dureza e espessura do material aumentam, a amplitude selecionada deve ser aumentada de acordo. Isso ocorre porque a magnitude da amplitude corresponde à velocidade de movimento relativa da superfície de contato da soldagem, e a temperatura da zona de solda, o fluxo de plástico e a magnitude do trabalho de atrito são determinados pela velocidade de movimento relativa. Para uma soldagem específica, há uma faixa adequada de amplitudes. Quando a amplitude A é 17μm, a junta de solda tem a maior resistência ao cisalhamento, a amplitude diminui e a força diminui. Quando a amplitude é inferior a 6μm, a junta não foi formada e o tempo para aumentar o efeito de vibração não tem efeito. Isso ocorre porque o valor de amplitude é muito pequeno e a velocidade de movimento relativa entre as soldagens é muito pequena. Quando o valor da amplitude exceder 17μm, a resistência da junta de solda diminui, o que é principalmente relacionado ao dano de fadiga dentro e no material de metal. Portanto, a amplitude é muito grande e a força de cisalhamento de vibração transmitida do eletrodo de som superior para a soldagem excede o atrito entre eles. A força, o relativo atrito de deslizamento entre o sonotrodo e a peça, e uma grande quantidade de deformação térmica e plástica, resultando no polo acústico superior embutido na soldagem, resultando em uma redução na seção transversal efetiva da junta. O material do transdutor e a estrutura do concentrador do soldador ultrassônico determinam a amplitude do soldador. Quando eles são determinados, a amplitude é alterada, tipicamente ajustando os parâmetros elétricos do gerador acústico. Além disso, a escolha dos valores de amplitudeestá relacionado a outros parâmetros e deve ser considerado em conjunto. Deve-se salientar que, na faixa de amplitude apropriada, o uso de uma grande amplitude pode encurtar grandemente o tempo de soldagem e melhorar a eficiência da produção de soldagem.

3. Pressão estática F O papel da pressão estática é transmitir efetivamente a vibração ultra-sônica para a soldagem através do sonotrodo. A quantidade de pressão estática necessária para a soldagem ultrassônica varia de acordo com o tipo de material. Quando a pressão estática é muito baixa, uma vez que as ondas ultra-sônicas dificilmente são transmitidas para a soldagem, não é suficiente gerar um certo trabalho de atrito na interface das duas soldagens, e a energia ultrassônica é quase completamente perdida na superfície. o pólo acústico superior e a soldagem. É impossível formar uma conexão efetiva. Com o aumento da pressão estática, a condição de transmissão da vibração é melhorada, a temperatura da zona de solda é aumentada, a resistência à deformação do material é diminuída e o grau de fluxo de plástico é aumentado gradualmente. Além disso, devido ao aumento da tensão de compressão, a área e a conexão da deformação plástica no ponto de contato A área é aumentada e a resistência da articulação é aumentada. Quando a pressão estática atinge um certo valor e depois aumenta a pressão, a força da junta não aumenta ou diminui. Isso ocorre porque quando a pressão estática é muito grande, a energia de vibração não pode ser razoavelmente utilizada, a força de atrito é muito grande, o movimento de atrito relativo entre as soldagens é enfraquecido e o valor de amplitude é reduzido, resultando na área de conexão entre as soldagens. Não mais aumentar ou diminuir, e o esmagamento do material faz com que a seção transversal real da junta diminua, o que reduz a força da junta. No caso de outras condições de soldagem, a pressão estática alta pode ser usada para obter as mesmas juntas de solda de força em um tempo de soldagem menor, porque a pressão estática mais alta pode ser gerada em uma temperatura mais baixa no estágio inicial de vibração. Causado por deformação plástica. Ao mesmo tempo, o uso de alta pressão estática pode atingir a temperatura mais alta em um curto espaço de tempo e encurtar o tempo de soldagem.

4. Tempo de soldagem t O tempo de soldagem tem grande influência na qualidade da junta. Quando o tempo de soldagem é muito curto, a película de óxido na superfície é tarde demais para ser destruída, e apenas algumas saliências são formadas, a resistência da junta é muito baixa e até mesmo a junta não pode ser formada. À medida que o tempo de soldagem é prolongado, a resistência da junta de solda é aumentada rapidamente, e o valor de resistência não é reduzido durante um certo tempo de soldagem. No entanto, quando o tempo de soldagem ultrassônica excede um determinado valor, a resistência da junta de solda diminui. Isso ocorre porque a entrada de calor da soldagem é muito grande, a zona de plástico é aumentada e o polo acústico superior é preso na soldagem. Além de reduzir a área da seção transversal da junta de solda, é fácil. Causa rachaduras na superfície e no interior da junta de solda. Para diferentes pressões estáticas, o tempo de soldagem necessário para obter a força ideal da junta é diferente, e aumentar o valor da pressão estática pode encurtar o tempo de soldagem até certo ponto.

5. Potência de soldagem P Quando a soldagem por ultra-som, a escolha da potência depende principalmente da espessura da soldagem e da dureza do material. Como a medição da potência ultra-sônica é difícil em aplicações práticas, a amplitude é freqüentemente usada para representar a potência, a potência ultrassônica e a amplitude. A relação pode ser determinada por: P =μSFυ=μSF2Aω/ π= 4μSFA? (1) onde P - potência ultra-sônica; F - pressão estática; S - área da junta de solda;υ- velocidade relativa; A - amplitude;μ- coeficiente de fricção;ω- frequência angular (ω= 2π?); ? - frequência de vibração. Na soldagem ultra-sônica, a amplitude é selecionada de 5 a 25μm. Quando o material, a estrutura e a potência do transdutor são selecionados, a magnitude da amplitude também está relacionada ao fator de amplificação do concentrador. Geralmente, quando se determina a influência mútua dos vários parâmetros de soldadura acima, pode conseguir-se traçando uma curva crítica, e a FIG. 18 é uma relação crítica entre pressão estática e potência. A pressão real é geralmente selecionada usando a pressão estática na potência mínima disponível e um valor de potência ligeiramente maior que a potência mínima disponível. Os vários parâmetros de soldagem acima não são isolados, mas são mutuamente influentes e inter-relacionados, e devem ser considerados juntos. Por exemplo, na soldagem ultra-sônica de plásticos, a qualidade da junta depende da interação da amplitude, pressão estática e tempo de soldagem do transdutor. O tempo de soldagem t e a pressão estática F da cabeça de solda são ajustáveis, a amplitude é determinada pelo transdutor e pela buzina, e as três grandezas têm um ótimo valor de seleção entre si. Quando a energia de soldagem excede um valor adequado, a quantidade de fusão do material é grande, resultando em uma grande deformação. Se a energia de soldagem é muito pequena, não é fácil soldar. Além dos parâmetros de soldagem, fatores como o material acústico superior, o tamanho da forma e o estado da superfície também afetam a qualidade da solda.