Суть и особенности ультразвуковой сварки пластмасс. Ультразвуковой сварочный аппарат для пластика
Суть и особенности ультразвуковой сварки пластмасс
Сваривание пластмасс ультразвуком — это распространенный метод сварки полимеров, например, изделий из полипропилена. Ультразвуковая сварка пластмасс прочно заняла свое положение в промышленности, поскольку позволяет сократить расходы, при этом увеличить эффективность и качество сварочных работ.
В этой статье мы подробно разберем, что такое ультразвуковая сварка, какое оборудование необходимо для сварки пластмасс ультразвуком и какие есть преимущества у этого метода.
Содержание статьи
Принцип действия ультразвуковой сварки
Итак, что из себя представляет ультразвуковой метод сварки? Говоря простыми словами, ультразвуковое оборудование генерирует механические колебания, которые затем преобразовывает в тепловую энергию, которая как раз и используется для выполнения соединений. Этот процесс также называется «использование энергии преобразования», в нашем случае преобразования механической энергии в тепловую.
Сам процесс условно состоит из двух этапов. На первом этапе тепловая энергия, полученная в результате преобразования механических колебаний, и точечно направленная на место сварки увеличивает диффузию молекул у пластмассовых деталей. После этого границы свариваемых деталей начинают плавиться и скрепляться между собой. На втором этапе границы свариваемых деталей остывают и образуют прочный шов. Это примерное описание принципа действия ультразвуковой сварки. Далее мы более подробно разберем, как получаются такие соединения.
Суть получения швов ультразвуком
Классическая ультразвуковая сварка существенно отличается от привычной для многих сварки металла. Для сварки металла требуется крайне высокая температура плавления, но в случае с ультразвуком необходима лишь энергия, исходящая от ультразвуковой волны, и одновременное механическое воздействие на предполагаемое место будущего шва. Поэтому нет необходимости использовать дополнительные расходники, вроде электродов или проволоки.
Сварщик подключает к ультразвуковому сварочную оборудованию генератор, благодаря которому образуются ультразвуковые колебания. Эти колебания преобразовываются в механические, происходит это с помощью специального преобразователя. Затем подключается волновод, который колеблется перпендикулярно сварному шву. За счет этого преобразованные колебания напрямую попадают в предполагаемое место будущего сварного соединения, также образуется статическое и динамическое давление. Статическое и динамическое давление направлено перпендикулярно деталям, при этом каждое из типов давлений выполняет свою функцию. Динамическое давление позволяет достичь необходимой температуры плавления для того или иного вида пластмассы, а статическое способствует формированию прочного соединения.
Благодаря всем этим особенностям с помощью ультразвуковой сварки можно соединить даже металл и пластмассу, хотя их температура плавления существенно отличается. Также пластмассу можно соединить с любым другим материалом, способным выдержать ультразвуковую сварку.
Какие есть параметры у ультразвукового сварочного оборудования
Для работы с ультразвуковым оборудованием следует ознакомиться с основными параметрами, которые можно отрегулировать в зависимости от вашей работы. Итак, вы можете регулировать:
- Амплитуду колебаний торца волновода (этот параметр позволяет настроить время сварки и прочность готового шва)
- Частоту электрических колебаний и силу давления волновода на пластмассу.
- Продолжительность импульса (этот параметр регулирует скорость сварки).
- Статистическое (сварочное) давление (этот параметр зависит от амплитуды колебаний и влияет на качество готового шва).
Также существуют дополнительные параметры. К примеру: температура предварительного разогрева детали, параметры, учитывающие размер и форму деталей, и многие другие.
Для каждого отдельного типа пластмассы и шва, который необходимо получить, устанавливаются свои индивидуальные параметры. Их совокупность называется режимом сварки. Оптимальный режим сварки для тех или иных деталей в промышленных условиях выбирается только после проведенных исследований. Специалисты в лаборатории выполняют соединения с различными режимами и тестируют швы на герметичность, надежность и прочие качества. Конечно, если вы планируете использовать ультразвуковое сварочное оборудование для личных целей, вы не будете проводить исследования. Но мы рекомендуем все же потренироваться на небольших образцах. Лишь пройдя путь проб и ошибок вы сможете найти оптимальные параметры для каждого типа сварки.
Подробная классификация
Мы классифицировали ультразвуковой метод сварки на несколько категорий, которые в свою очередь имеют свои подвиды. Итак, ультразвуковая сварка пластмасс подразделяется по:
- Принципу перемещения вдоль шва. Может быть ручным, когда сварщик сам направляет сварочный инструмент, или механическим, когда сварка происходит с использованием автоматического оборудованию по заранее заданным параметрам. Механический способ точнее, чем ручной, но при этом нет возможности оперативно изменить направление шва, если это необходимо.
- Принципу подачи энергии. Может быть двусторонней или односторонней. Односторонняя больше предназначена для сваривания толстых деталей и, а двусторонняя — для тонких. Но для двусторонней необходимо дополнительное охлаждение.
- Принципу перемещения волновода. Может быть непрерывным, когда волновод перемещается с постоянной скоростью, а может быть прерывным, совершая одно короткое движение с заданными промежутками.
Более глобально ультразвуковую сварку разделяют на контактную и передаточную. Контактная сварка нужна для соединения тонких пластмассовых деталей (до 2 мм). Для выполнения шва детали укладывают друг на друга с небольшим нахлестом и по уже по нему выполняется шов.
Передаточная сварка используется во всех остальных случаях, а еще в те моменты, когда свариваемые пластмассы обладают высокими акустическими свойствами. Суть передаточной сварки заключается во введении механических колебаний в определенные точки. При этом энергия выделяется в том количестве, которое необходимо, чтобы ультразвуковая волна могла сама равномерно распространиться. В таком случае шов получается надежным и качественным. Передаточная сварка часто применяется при сварке мягкой пластмассы (ее необходимо предварительно заморозить) или для стыковых швов у полистирольных, полиамидных и поликарбонатовых деталей.
Преимущества и недостатки ультразвуковой сварки
У этого метода сварки есть масса преимуществ, благодаря чему он и стал настолько популярен в промышленности и не только. Вот некоторые из них:
- Обеспечивает высокую производительность при относительно небольших затратах.
- Позволяет получить на деталях любой толщины качественные герметичные швы, устойчивые к механическому воздействию.
- Дает возможность проводить сварочные работы с деталями в любом состоянии, поверхность не нужно предварительно очищать.
- Тепло выделяется только в одной конкретной точке, поэтому отсутствует вероятность перегрева сварного шва.
- Напряжение не подводится к поверхности свариваемых деталей, из-за чего исключено формирование радиопомех.
- Можно выполнять различные швы: от точечного ремонта до непрерывного соединения деталей в промышленных масштабах. При этом не нужно соблюдать особые условия, сварку ультразвуком можно проводить в любом месте, где есть электроэнергия.
- Этот метод позволяет комбинировать сразу несколько задач. Например, можно сваривать пластмассу и одновременно наносить какое-либо полимерное напыление или осуществлять резку.
- Можно сварить друг с другом любые пластмассы.
- Если точно выбрать режим сварки, то можно добиться практически незаметного шва.
- Не нужно использовать в работе расходники, а также клей или растворитель, который может оказать пагубное влияние на организм.
Но, как и у любого метода сварки, здесь не обошлось без недостатков:
- Частная необходимость применения двусторонней подачи энергии из-за маленькой мощности процесса сварки.
- Не существует единого способа контроля качества свариваемого соединения, из-за этого работа может получиться некачественной.
Как видите, недостатков мало. Но учтите, что все достоинства сварки ультразвуком доступны лишь в случае, если вы правильно настроите режим. Если вы начинающий, то мы рекомендуем выбрать оборудование с автоматическим определением оптимального режима сварки.
Если вы намерены выбирать режим вручную, то воспользуйтесь таблицей, приведенной ниже (здесь в качестве примера параметры для сварки пластиковых труб). В ней указаны рекомендуемые параметры. Со временем вы получите больше опыта и сможете самостоятельно выбирать оптимальный режим.
Оборудование для сварки ультразвуком
Комплект ультразвукового оборудования состоит из ультразвукового генератора, пресса, опоры, преобразователя, волновода и сварочного инструмента. При этом выделяют несколько основных узлов, играющих первостепенную роль. К ним относятся:
- Ультразвуковой генератор
Генератор вырабатывает ультразвуковые колебания, а затем преобразовывает их в механические, при этом сохраняя ту же частоту. Также с помощью генератора можно регулировать скорость колебаний и определять способ передачи ультразвуковой энергии.
- Преобразователь
Преобразователь (чаще всего пьезокерамический или магнитострикционный) в связке с генератором отвечает за преобразование электрической энергии в механическую и используется в аппаратах с двусторонним подводом энергии. При этом важно учесть, что такому оборудованию необходимо постоянное охлаждение, например, водное или воздушное.
- Трансформатор упругих колебаний
Трансформатор упругих колебаний согласовывает между собой работу преобразователя и волновода, по сути являясь связующих звеном. Также он способен повысить амплитуду колебаний с торца волновода.
Волновод передает механическую энергию и создает давление в определенных местах. Роль волновода может выполнять акустический трансформатор.
Опора необходима для надежного фиксирования деталей. В некоторых случаях она напрямую используется для сварки в качестве дополнительного волновода.
Дополнительно оборудование может быть оснащено функцией автоматического или ручного контроля параметров работы. Мы рекомендуем использовать именно такое оборудование, поскольку оно позволяет выполнить работу по-настоящему качественно. Лишь в таком случае можно достигнуть максимальной прочности сварных швов.
Вместо заключения
Мы убедились, что ультразвуковая сварка — это очень технологичный и эффективный метод соединения различных полимеров. Качество получаемых швов не сопоставимо с другими методами сварки, оно на голову выше. Особенно, если применяется механический способ сварки ультразвуком.
Конечно, необходимо обладать большим опытом и высокой квалификацией, чтобы соединения получилось идеальным. При этом большинство действий опытный сварщик выполняет интуитивно, а для этого нужно десять раз совершить ошибку, чтобы на одиннадцатый раз получить по-настоящему качественный шов. Тем не менее, мы рекомендуем обучиться хотя бы азам сварки ультразвуком. Это откроет для вас больше возможностей. Делитесь в комментариях своим опытом, наверняка начинающие умельцы будут рады услышать мнение профессионалов. Удачи!
[Всего голосов: 0 Средний: 0/5]svarkaed.ru
Сварка пластмасс ультразвуком
Рекомендуем приобрести:
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе! Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе! Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!
Метод сварки пластмасс ультразвуком — один из промышленных методов соединения полимерных материалов, основанный на преобразовании механических высокочастотных колебаний (более 20 000 Гц) в тепловую энергию. Выделяемое при этом тепло размягчает свариваемые поверхности, генерируясь в толще материала, а приложенное давление обеспечивает плотный контакт внутренних поверхностей материала.
Получение и передача ультразвуковых колебаний на материал осуществляется по следующей схеме (рис. 19). Вибратор 1 преобразует электрическую энергию высокой частоты в механические колебания сердечника с частотой ультразвука. Колебания очень маленькой амплитуды передаются от вибратора к концентратору 2, который усиливает механические колебания и благодаря своей особой конструкции концентрирует их в конце волновода. Конец волновода является сварочным инструментом (электродом) или опорой, когда в качестве электрода используют наконечники. Колебания от волновода передаются полимерному материалу 3, который укладывают на опору — отражатель 4. Отражатель может быть пассивным (ненастроенным) и активным (настроенным). В свою очередь, отражатель укладывают на опорную поверхность стола 5. Давление осуществляется со стороны электрода, как показано на схеме, или со стороны опорной поверхности стола.
Рис. 19. Схема сварки пластмасс ультразвуком:1 — вибратор; 2 — концентратор; 3 — свариваемый материал; 4 — отражатель; 5 — опора.
Ультразвуковую сварку применяют в основном для соединения материалов с низкой электро- и теплопроводностью, большинство из которых трудно или вообще не возможно сваривать другими методами. Ультразвуком сваривают следующие полимерные материалы: органическое стекло, винипласт, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и др.
Процесс образования соединения при ультразвуковой сварке можно условно разделить на две стадии. Вначале происходит нагрев соединяемых материалов. На второй стадии между нагретыми до вязкотекучего состояния контактирующими поверхностями возникают связи, которые и обеспечивают получение неразъемного соединения.
Особенности сварки ультразвуком состоят в следующем:
1) можно соединять детали, толщина одной из которых практически неограничена, и осуществлять сварку конструкций, в которых затруднен доступ к месту сварки; это объясняется тем, что сварка осуществляется с помощью одного электрода, односторонним способом, ультразвуковая энергия может подводиться на значительном расстоянии от места соединения;
2) высокая производительность процесса; так как максимальный разогрев происходит на свариваемых поверхностях, вследствие чего исключается значительный перегрев пластмасс по толщине или длине привариваемого стержня;
3) не создаются радиопомехи;
4) не подводится напряжение к свариваемым поверхностям;
5) возможна сварка более широкого ассортимента и больших толщин изделий из различных полимерных материалов, чем при сварке ТВЧ.
По характеру распределения вводимой механической энергии относительно свариваемых поверхностей ультразвуковая сварка? может быть разделена на контактную и передаточную.
В первом случае механическая энергия равномерно распределена по всей площади контакта свариваемых изделий. Этот вид ультразвуковой сварки обычно применяют для соединения эластичных пластмасс небольшой толщины (— 0,05—1,5 мм). Наиболее распространены соединения внахлестку.
При передаточной ультразвуковой сварке механические колебания вводятся в отдельной точке или на небольшом участке поверхности верхнего изделия. Передача и равномерное распределение механической энергии зависят в этом случае от упругих свойств свариваемого материала. Поэтому передаточную сварку применяют для соединения объемных деталей из жестких пластмасс, таких как полистирол, полиметилметакрилат и др. Наиболее рациональны соединения встык или втавр.
По степени непрерывности процесса ультразвуковую сварку можно разделить на прессовую и непрерывную. Прессовая сварка выполняется за одно рабочее движение волновода. По этой схеме может осуществляться как контактная, так и передаточная ультразвуковая сварка. Непрерывная сварка позволяет получить непрерывные протяженные сварные швы за счет относительного перемещения волновода и свариваемого изделия. Она используется для сварки изделий из пленок и синтетических тканей: мешков, фильтров, непромокаемой одежды и др.
По степени механизации непрерывная сварка делится на ручную и механизированную. При ручной сварке непрерывные швы любой конфигурации получают за счет перемещения сварочного пистолета, а изделие при этом остается неподвижным. Таким способом можно соединять многослойные пакеты из разных пленок с покрытием. При механизированной непрерывной сварке, как правило, перемещается свариваемое изделие, а сварочный волновод остается неподвижным.
Оптимальный режим, зависящий от свойств свариваемого материала, толщины и формы изделия, состояния контактируемых поверхностей и целого ряда других факторов, определяется в каждом конкретном случае экспериментально.
В связи с массовым характером производства и отсутствием простых и надежных методов неразрушающего контроля для сварных изделий из пластмасс особое значение приобретает надежность и стабильность технологического процесса сварки. Для повышения стабильности свойств сварного соединения и получения соединения с максимальной прочностью режим сварки в каждом отдельном случае может меняться.
На сварочном оборудовании могут быть установлены приборы контроля и регулирования технологическим процессом.
Схемы процесса
Способ предложен в 1958 г. учеными МВТУ им. Н. Э. Баумана под руководством акад. Г. А. Николаева. Способ ультразвуковой сварки пластмасс заключается в том, что электрические колебания ультразвуковой частоты (18—30 кГц), вырабатываемые генератором, преобразуются в механические продольные колебания магнитострикционного преобразователя, вводятся в свариваемый материал с помощью продольно-колеблющегося инструмента-волновода, расположенного перпендикулярно свариваемым поверхностям (рис. 29.5). Здесь часть энергии механических колебаний переходит в тепловую, что приводит к нагреву зоны контакта соединяемых деталей до температуры вязкотекучего состояния. Надлежащие условия ввода механических колебаний и создание тесного контакта свариваемых деталей, расположенных на опоре, обеспечивается статическим давлением рабочего торца волновода на свариваемые детали. Это давление способствует также концентрации энергии в зоне соединения. Динамическое усилие, возникающее в результате воздействия колеблющегося волновода, приводит к нагреву свариваемого материала, а действие статического давления обеспечивает получение прочного сварного соединения. Механические колебания и давление в этом случае действуют по одной линии перпендикулярно к свариваемым поверхностям. Такая схема ввода энергии применяется для ультразвуковой сварки пластмасс, в отличие от «металлической» схемы, когда механические колебания действуют в плоскости соединяемых поверхностей, а давление прикладывается перпендикулярно к ним. Подвод энергии от волновода может быть односторонним и двусторонним. По характеру передачи энергии и распределению ее по свариваемым поверхностям ультразвуковая сварка делится на контактную и передаточную.
Контактная сварка
Возможность передачи механической энергии в зону сварки зависит от упругих свойств и коэффициента затухания колебаний свариваемых материалов. Если полимер характеризуется низким модулем упругости и большим коэффициентом затухания, то сварное соединение можно получить лишь на малом удалении от плоскости ввода колебаний. Для равномерного распределения энергии по всей площади контакта свариваемых деталей необходимо, чтобы рабочий торец, соприкасающийся с верхней деталью, имел форму и площадь, идентичную площади и форме плоскости контакта свариваемых деталей. Контактная ультразвуковая сварка обычно применяется для соединения изделий из мягких пластмасс, таких как полиэтилен, полипропилен, поливинил-хлорид, а также пленок и синтетических тканей небольшой толщины — от 0,02 до 5 мм. При этом способе сварки наиболее распространены соединения внахлестку (рис. 29.6).
Передаточная сварка
Если полимер обладает высоким модулем упругости и низким коэффициентом затухания, то сварное соединение можно получать на большом удалении от поверхности ввода механических колебаний (рис. 29.7). В этом случае ввод механических колебаний может осуществляться в точке или на небольшом участке поверхности верхней детали. Благодаря хорошим акустическим свойствам материала изделия энергия ультразвуковой волны незначительно ослабляется при проходе через деталь, контактирующую с волноводом, и почти полностью транспортируется к границе раздела свариваемых деталей. Тепловыделение на границе раздела в этом случае зависит от конфигурации изделия, а площадь сварки значительно отличается от площади рабочего торца волновода. Передаточную сварку рекомендуется применять для соединения объемных деталей из жестких пластмасс, таких как полистирол, полиметилметакрилат, капрон, полиамиды, поликарбонат. Наиболее распространены стыковые и тавровые соединения. Удаление поверхности ввода механических колебаний от плоскости раздела свариваемых деталей зависит от упругих свойств материала, мощности ультразвука, подготовки кромок и может составлять от 10 до 250 мм. В случае необходимости передаточной сваркой можно соединять и мягкие термопласты. Для этого свариваемые детали должны находиться в жестком застекленном состоянии, что может быть достигнуто путем охлаждения их до температуры стеклования.
Оборудование
В МГТУ им. Н. Э. Баумана разработаны машины типа УПМ-21, УПК-15М, УПШ-12, ВНИИЭСО разработаны машины типа МТУ-1,5 и МТУ-0,4, которые серийно выпускаются заводом «Электросварка». Переносные установки РУСУ-50 и РУСУ-44-250 разработаны в НИАТ. Машины типа БШМ-1 разработаны ВНИИЛТЕКмашем совместно с ВНИИТВЧ им.. В. П. Вологдина и серийно выпускаются ПО Промшвеймаш (г. Орша).
Ультразвуковая сварка полиэтилена
Ультразвуковую сварку применяют при изготовлении емкостей, различных контейнеров и труб, предназначенных для хранения пищевых и других промышленных продуктов.
В большинстве случаев при упаковке продуктов в полиэтиленовую тару соединяемые поверхности загрязнены упаковываемым продуктом. Поэтому использование других методов сварки, кроме ультразвукового, в данном случае исключено. Загрязненность свариваемых поверхностей упаковываемым продуктом накладывает специфические требования к процессу ультразвуковой сварки, так как это оказывает влияние на прочность получаемого сварного соединения. Загрязнение поверхности приводит к понижению прочности сварного соединения.
Кроме того, при сварке изделий из полиэтилена следует учитывать особенности хранения и предшествующую обработку соединяемых изделий, которая также влияет на прочностные и эксплуатационные характеристики сварного шва.
Применение предварительной термообработки в интервале температур 50—100°С незначительно влияет на прочность сварных соединений (прочность уменьшается соответственно на 5—9% по сравнению с прочностью образцов, сваренных без предварительной термообработки).
С повышением температуры обработки до 115 °С наблюдается понижение прочности на 17%, и продолжительность сварки при этом увеличивается на 2—3 с.
Значительно влияет на качество сварного шва старение полиэтилена в условиях солнечной радиации. После 30 ч облучения ультрафиолетовыми лучами образец нестабилизированного полиэтилена низкой плотности толщиной 0,7 мм перестает свариваться. Полиэтилен, стабилизированный сажей или парафином, перестает свариваться после 60 ч облучения.
Ультразвуковая сварка полистирола
Ультразвуковую сварку изделий из полистирола применяют для изготовления различных контейнеров и сосудов, игрушек, спортивных товаров, а также для упаковки пищевых продуктов, медикаментов, косметики и т. д. В зависимости от формы изделия и свойств материала применяют контактную и передаточную сварку или комбинацию этих методов. Каждый из выпускаемых в настоящее время полистиролов (блочный, суспензионный, эмульсионный и ударопрочный) имеет различную способность свариваться — от наилучшей у блочного до наихудшей у ударопрочного полистирола.
При сварке изделий из полистирола одним из важных факторов, влияющих на процесс формирования сварных швов, является качество соединяемых поверхностей. Хорошая геометрическая форма и правильная подготовка поверхностей не только облегчает сварку, но и способствуют повышению прочности шва, увеличивают производительность процесса и позволяют строго фиксировать одну часть свариваемого изделия относительно другой его части.
Разделки кромок могут различаться по форме, по в основном одна из стыкуемых деталей должна иметь выступ, входящий по всей длине в соответствующий паз другой детали (рис. 20). Стыкуемые детали должны обладать наименьшей контактной поверхностью; поэтому паз выполняют плоским, а выступ — острым. Острие выступа должно контактировать с соединяемой поверхностью на очень небольшой площади, которая сводится почти к линии. Это способствует концентрации механической энергии на выступе, ускоряет процесс нагрева и сварки пластмасс.
Наилучшей является V-образная разделка свариваемых кромок, которая применяется для соединения деталей, показанных на рис. 20, а. На верхней детали делается V-образный выступ, а на нижней — V-образный паз. Высота выступа должна быть больше, чем глубина паза на 0,05—0,030 мм. При таком типе соединений достигается лучшая текучесть разогретого материала под действием давления и шов имеет хороший внешний вид.
При сварке соединений необходимо предусматривать допуски на текучесть размягченного полимера, который выдавливается из зоны шва, образуя грат. Если грат нежелателен, используют специальные конструкции шва, чтобы избежать выплесков полимера (см. рис. 20, 6 и в). Доведенный до вязкотекучего состояния полимер должен соединять две стыкуемые поверхности, заполняя зазор в несколько десятых долей миллиметра.
Рис. 20. Типы разделки кромок свариваемых поверхностей изделия.
Линия наплыва вдоль шва и выход наплыва за пределы шва свидетельствуют о том, что сварка произошла, В тех случаях, когда требуется герметичность изделия, необходимо, чтобы сварные детали имели линию наплыва. Однако линия наплыва большей частью ухудшает внешний вид изделия, поэтому ее следует избегать в особенности на полированных поверхностях.
Улучшение внешнего вида достигается ступенчатой конструкцией рабочей части волновода, при этом выступ изготовляют так, чтобы наплыв образовывался на внутренней стороне изделия. Малогабаритные детали несложной формы свариваются за один контакт волновода с изделием, причем волновод устанавливается перпендикулярно к свариваемым поверхностям по оси симметрии соединения. Если деталь сложная и длина сварного шва значительная, то количество точек и место введения ультразвуковых колебаний определяются экспериментально.
На свариваемость жестких пластмасс большое влияние оказывают условия хранения соединяемых деталей. Длительное хранение деталей до сварки приводит к уменьшению прочности сварного соединения. Особенно сильно уменьшается прочность соединения при сварке деталей, прошедших длительное хранение в атмосферных условиях. Таким образом, для получения качественных сварных соединений сварку необходимо производить либо сразу же после отливки деталей, либо хранить литые детали в темных холодных помещениях. Хранение деталей в атмосферных условиях при наличии солнечной радиации недопустимо.
Применение ультразвука для сварки деталей детских игрушек из полистирола позволило полностью исключить процесс склеивания дихлорэтаном, толуолом и другими растворителями, применение которых приводит к значительной загазованности воздушной среды. Использование ультразвуковой сварки повышает производительность труда и культуру производства.
Соединение пластмасс с металлами
В последнее время ультразвук применяется не только для сварки пластмасс, но и для соединения пластмасс с металлами и впрессовки металлических изделий в пластмассы.
При соединении металлических изделий с пластмассовыми в металлическом изделии делают отверстие, а в изделии из пластмассы — штифт, выполненный как одно целое с изделием. Металлическое изделие надевают на штифт, а на выступающую часть штифта накладывают ультразвуковой инструмент — волновод, торец которого имеет два сферических углубления, Под действием ультразвука выступающая часть штифта размягчается и деформируется инструментом в две полусферические головки, образующие замковое соединение, напоминающее собой соединение заклепками.
Лебедев Г.А. "Напыление. Сварка. Склеивание".
См. также:
www.autowelding.ru
Станки ультразвуковые тактовые. Компания Polistan.ru
Главная » Станки ультразвуковые тактовые
Оборудование для ультразвуковой сварки
В компании Polistan.ru вы можете купить оборудование для ультразвуковой сварки пластмасс и прочих нетканых материалов. У нас вы найдёте аппараты для неразъёмной спайки мягких и жёстких пластиков, армирования полимеров металлами, УЗ-тиснения, одновременной сварки и резки изделий из ПВХ.
Мы предлагаем вам на выбор агрегаты тактовой сварки ультразвуком, станки с пневматическим и ручным приводом, а также УЗ рукавную швейную машину для изготовления медицинского снаряжения (бахил, шапочек, перчаток, масок, одноразовых кровоотталкивающих халатов, нарукавников и фартуков).
Ультразвуковая сварка нетканых материалов осуществляется путём локального нагрева полимеров в месте соединения. Соседние со швом зоны при этом не плавятся, не нагреваются и никак иначе не изменяются.
ДТК 4200
Электропитание: 220В 50 Гц Выходная мощность: 4,2 кВт Потребляемая мощность: 4,5 кВт Рабочий ход: 70 мм
узнать больше
ДТК 2600
Электропитание: 220В 50 Гц Выходная мощность: 2600 Вт Рабочая частота: 15 кГц Рабочий ход: 70 мм
узнать больше
ДТК 2600-15-кр
Электропитание: 220В 50 Гц Выходная мощность: 2,6 кВт Потребляемая мощность: 2,8 кВт Рабочий ход: 70 мм
узнать больше
ДТК 1500
Электропитание: 220В 50 Гц Выходная мощность: 1,5 кВт Потребляемая мощность: 1,8 кВт Размер рабочего стола: 350мм х 350мм
узнать больше
Возможности оборудования УЗС
С помощью представленного в данном разделе нашего сайта оборудования осуществляется ультразвуковая сварка пластмасс самых разных разновидностей:
1) Контактная УЗС. Оптимальный метод спайки изделий из мягких пластиков: полиэтилена, полипропилена, синтетических плёнок и тканей толщиной до 5 мм. Кроме того, контактная сварка ультразвуком незаменима в деле соединения внахлёст волокнистых нетканых материалов.
2) Передаточная ультразвуковая сварка полимеров. Данным методом скрепляются толстые детали из жёстких пластмасс: полистирола, капрона, полиметилметакрилата. Соединение осуществляется встык или втавр. Передаточная сварка как нельзя лучше подходит для изготовления спортинвентаря, игрушек, контейнеров для пищевых и непищевых продуктов.
3) Непрерывная сварка ультразвуком. Используется для изготовления изделий из полимерных плёнок и синтетических тканей (мешков, чехлов, фильтров).
4) Прессовая УЗС. Осуществляется в одно движение волновода.
5) Ультразвуковая сварка металлов с полимерами. Производится посредством запрессовки металлоизделий в пластики.
Заказать аппарат ультразвуковой сварки можно по телефону: +7(919)999-44-55.polistan.ru
Ультразвуковая сварка пластмассы
Ультразвуковая сварка пластмассы – один из способов соединения всех видов пластмассы при помощи
ультразвука. Сильные ультразвуковые колебания (более 25 Кгц) преобразуются в механические колебания аппарата для сварки, после чего часть их переходит в тепловую энергию, нагревая и размягчая поверхности свариваемых изделий до вязко-текучего состояния и впоследствии образуя очень прочное и надежное соединение. При ультразвуковой сварке тепловая энергия направлена на определенный участок, что позволяет избежать перегрева пластмассового изделия в целом, а соответственно и нежелательной деформации детали и выброса вредных веществ. При помощи ультразвукового аппарата для сварки можно соединить все виды пластмассы, а некоторые из них только ультразвуковыми колебаниями.
Ультразвуковая сварка по воздействию механической энергии на свариваемые пластмассовые поверхности подразделяется на два вида: передаточную и контактную.
Передаточную сварку применяют для соединения объемных, с практически неограниченной толщиной, изделий из твердых видов пластмасс (полистирол и др.). При использовании передаточного способа механическая энергия направлена на отдельный участок или точку соединяемых деталей.
Контактный способ применяется для соединения более эластичных, мягких видов пластмасс (полиэтилен и др.) малой толщины. В контактном способе сварки пластмассовых изделий механическая энергия равномерно распределяется по всей поверхности свариваемых деталей.
Плюсы сварки при помощи ультразвука:
Одним из главных плюсов является, безусловно, возможность соединения в труднодоступных местах, даже на отдаленном расстоянии.
При таком способе сварки, детали не требуют определенной подготовки, даже удаления различного рода загрязнения с поверхности.
Очень быстрый нагрев изделия до вязко-текучего состояния, буквально несколько секунд, а иногда и доли секунд.
Возможность получить эффективное и надежное соединение деталей из любых видов пластмассы, как твердых, так и эластичных, и практически любой толщины изделия.
Комментарии перенесены на ФОРУМ.
remont-bampera.com
Сварка ультразвуковая пластика, пластмасс, металлов, полимерных материалов, алюминиевых профилей. Ультразвуковая сварка: технология, вредные факторы
Ультразвуковая сварка металлов представляет собой процесс, в ходе которого получают неразъемное соединение в твердой фазе. Формирование ювенильных участков (в которых образуются связи) и контакт между ними происходят под воздействием специального инструмента. Он обеспечивает совместное действие относительных знакопеременных тангенциальных смещений небольшой амплитуды и сжимающей нормальной силы на заготовки. Рассмотрим далее подробнее, что собой представляет технология ультразвуковой сварки. 
Механизм соединения
Малоамплитудные смещения происходят между деталями с ультразвуковой частотой. За счет них микронеровности на поверхности деталей подвергаются пластическому деформированию. Вместе с этим из зоны соединения эвакуируются загрязнения. Ультразвуковые механические колебания передаются к участку сварки от инструмента с внешней стороны заготовки. Весь процесс организуется таким образом, чтобы исключить проскальзывания приспособления и опоры по поверхностям деталей. В процессе прохождения колебаний сквозь заготовки происходит рассеивание энергии. Это обеспечивается внешним трением между поверхностями на начальной стадии сварки и внутренним трением в материале, располагающемся между опорой и инструментом после формирования участка схватывания. В соединении при этом повышается температура, что облегчает деформацию.
Специфика поведения материала
Тангенциальные перемещения между деталями и напряжения, которые вызываются ими и действуют вместе со сжатием от силы сварки, обеспечивают локализацию интенсивной пластической деформации в небольших объемах в приповерхностных слоях. Весь процесс сопровождается размельчением и механической эвакуацией оксидных пленок и прочих загрязнений. Сварка ультразвуковая обеспечивает снижение предела текучести, благодаря чему облегчается пластическая деформация. 
Особенности процесса
Сварка ультразвуковая способствует формированию необходимых условий для соединения. Это обеспечивается за счет механических колебаний преобразователя. Благодаря энергии вибрации создаются сложные напряжения среза, сжатия и напряжения. Пластическая деформация возникает при превышении пределов упругости материалов. Получение прочного соединения обеспечивается за счет увеличения площади непосредственного соприкосновения после эвакуации поверхностных оксидов, органических и адсорбированных пленок.
Применение УЗ
Ультразвук широко используется в научной сфере. С его помощью ученые исследуют ряд физических свойств веществ и явлений. В промышленности ультразвук применяется для обезжиривания и очистки изделий, работы с труднообрабатываемыми материалами. Кроме этого, колебания благоприятно воздействуют на кристаллизующиеся расплавы. Ультразвук обеспечивает в них дегазацию и измельчение зерна, повышение механических свойств литых материалов. Колебания способствуют снятию остаточных напряжений. Они также широко применяются для увеличения скорости медленно протекающих химических реакций. Сварка ультразвуковая может использоваться в разных целях. Колебания могут стать источником энергии для образования шовных и точечных соединений. При воздействии ультразвука на сварочную ванную при кристаллизации улучшаются механические свойства соединения за счет измельчения структуры шва и интенсивному удалению газов. За счет того, что колебания активно удаляют загрязнения, искусственные и естественные пленки, соединять можно детали, с окисленной, лакированной и пр. поверхностью. Ультразвук способствует уменьшению или устранению собственных напряжений, появляющихся при сварке. За счет колебаний можно стабилизировать составляющие структуру соединения. Это, в свою очередь, позволяет предотвратить вероятность самопроизвольной деформации конструкций впоследствии. Ультразвуковая сварка находит в последнее время все более широкое применение. Это обусловлено несомненными преимуществами этого способа соединения в сравнении с холодным и контактным методами. Особенно часто используются УЗ колебания в микроэлектронике. 
Перспективным направлением считается ультразвуковая сварка полимерных материалов. Некоторые из них невозможно соединить никаким иным методом. На промышленных предприятиях в настоящее время осуществляется ультразвуковая сварка тонкостенных алюминиевых профилей, фольги, проволоки. Особенно эффективен этот метод для соединения изделий из разнородного сырья. Ультразвуковая сварка алюминия используется в производстве бытовых приборов. Этот метод эффективен при сращивании листового сырья (никеля, меди, сплавов). Ультразвуковая сварка пластмасс нашла применение в производстве приборов оптики и тонкой механики. В настоящее время созданы и внедрены в производство машины для соединения разнообразных элементов микросхем. Приспособления оснащаются автоматическими устройствами, за счет которых существенно повышается производительность.
Мощность УЗ
Ультразвуковая сварка пластика обеспечивает неразъемное соединение за счет совместного действия высокочастотных механических колебаний и сравнительно небольшой сдавливающей силы. Этот метод имеет много общего с холодным способом. Мощность УЗ, которую можно передать через среду, будет зависеть от физических свойств последней. При превышении пределов прочности в зонах сжатия, твердый материал разрушится. В аналогичных ситуациях в жидкостях возникает кавитация, сопровождающаяся появлением мелких пузырьков и их последующим захлопыванием. Вместе с последним процессом возникают местные давления. Такое явление используется при очистке и обработке изделий.
Узлы устройств
Ультразвуковая сварка пластика осуществляется с использованием специальных машин. В них присутствуют следующие узлы:
- Источник питания.
- Колебательная механическая система.
- Аппаратура управления.
- Привод давления.
Колебательная система используется для преобразования электроэнергии в механическую для последующей ее передачи на участок соединения, концентрирования ее и получения требуемой величины скорости излучателя. В этом узле присутствуют:
- Электромеханический преобразователь с обмотками. Он заключен в металлический корпус и охлаждается водой.
- Трансформатор упругих колебаний.
- Сварочный наконечник.
- Опора с механизмом давления.
Крепление системы осуществляется с помощью диафрагмы. Излучение ультразвука происходит только в момент сварки. Процесс происходит под воздействием колебаний, давления, приложенного под прямым углом к поверхности, и теплового эффекта. 
Возможности метода
Сварка ультразвуковая наиболее эффективна для пластичного сырья. Изделия из меди, никеля, золота, серебра и пр. могут соединяться как друг с другом, так и с другими малопластичными изделиями. С повышением твердости свариваемость ультразвуком ухудшается. Эффективно соединяются с помощью УЗ тугоплавкие изделия из вольфрама, ниобия, циркония, тантала, молибдена. Ультразвуковая сварка полимеров считается относительно новым способом. Такие изделия могут также соединяться как друг с другом, так и с другими твердыми деталями. Что касается металла, то его можно соединять со стеклом, полупроводниками, керамикой. Связывать заготовки можно и через прослойку. К примеру, стальные изделия сваривают друг с другом через алюминиевую пластику. За счет кратковременности пребывания под повышенной температурой получается высококачественное соединение разнородных изделий. Свойства сырья подвергается незначительным изменениям. Отсутствие посторонних примесей – одно из преимуществ, которым обладает ультразвуковая сварка. Вредные факторы для человека также отсутствуют. При соединении создаются благоприятные гигиенические условия. Связи изделий отличаются химической однородностью.
Особенности соединения
Сварка металла осуществляется, как правило, нахлесточным способом. При этом добавляется различное конструктивное оформление элементов. Сварка может осуществляться точками (одной или несколькими), непрерывным швом либо по замкнутому кругу. В некоторых случаях при предварительной формовке конца заготовки из проволоки производится тавровое соединение ее с плоскостью. Можно осуществлять ультразвуковую сварку нескольких материалов одновременно (пакетом). 
Толщина деталей
Она ограничена верхним пределом. При увеличении толщины металлической заготовки нужно применять колебания с большей амплитудой. Это позволит компенсировать потерю энергии. Увеличение амплитуды, в свою очередь, возможно до определенного предела. Ограничения связаны с вероятностью возникновения усталостных трещин, больших вмятин от инструмента. В таких случаях следует оценить, насколько целесообразна будет ультразвуковая сварка. На практике метод используется при толщине изделий от 3…4 мкм до 05…1 мм. Сварка может использоваться и для деталей с диаметром 0.01…05 мм. Толщина второго изделия может быть существенно больше первого.
Возможные проблемы
При применении метода ультразвуковой сварки необходимо учесть вероятность усталостного разрушения имеющихся соединений в изделиях. Во время процесса заготовки могут разворачиваться относительно друг друга. Как выше было сказано, на поверхности материала от инструмента остаются вмятины. Само устройство отличается ограниченным сроком службы, что обусловлено эрозией его рабочей плоскости. В отдельных точках материал изделия приваривается к инструменту. Это приводит к износу устройства. Ремонт оборудования сопровождается рядом сложностей. Они связаны с тем, что сам инструмент выступает как элемент неразборной единой конструкции узла, конфигурация и размеры которого рассчитаны точно на рабочую частоту.
Подготовка изделий и параметры режима
Перед выполнением ультразвуковой сварки каких-либо сложных мероприятий с поверхностью деталей осуществлять не нужно. При желании можно повысить стабильность качества соединения. Для этого целесообразно только обезжирить изделие растворителем. Для соединения пластичных металлов оптимальным считается цикл с запаздыванием импульса относительно момента запуска ультразвука. При сравнительно высокой твердости изделия целесообразно дождаться небольшого нагрева, прежде чем включать УЗ. 
Схемы сварки
Их существует несколько. Технологические схемы УЗ сварки отличаются по характеру колебания инструмента. Они могут быть крутильными, изгибными, продольными. Также схемы различают в зависимости от пространственного положения устройства относительно поверхности свариваемой детали, а также по способу передачи сжимающих сил на изделия и конструктивными особенностями опорного элемента. Для контурного, шовного и точечного соединения используются варианты с изгибными и продольными колебаниями. Ультразвуковое воздействие может сочетаться с локальным импульсным нагревом деталей от отдельного теплового источника. В этом случае можно достичь ряда преимуществ. В первую очередь можно уменьшить амплитуду колебаний, а также силу и время их пропускания. Энергетические свойства теплового импульса и периода его наложения на ультразвук выступают как дополнительные параметры процесса.
Тепловой эффект
Ультразвуковая сварка сопровождается повышением температуры на участке соединения. Возникновение тепла обуславливается появлением трения на поверхностях контактирующих изделий, а также пластическими деформациями. Они, собственно, сопровождают формирование сварного соединения. Температура на контактном участке будет зависеть от прочностных параметров. Главным из них считается степень твердости материала. Кроме того, немалое значение имеют его теплофизические свойства: теплопроводность и теплоемкость. На температурный уровень влияет и выбранный режим сварки. Как показывает практика, появляющийся тепловой эффект не выступает как определяющее условие. Это обуславливается тем, что максимальная прочность соединений в изделиях достигается раньше, чем температура повышается до предельного уровня. Уменьшить продолжительность пропускания ультразвуковых колебаний можно, предварительно проведя подогрев деталей. Это также будет способствовать усилению прочности соединения. 
Заключение
Ультразвуковая сварка в настоящее время в некоторых промышленных отраслях является незаменимым методом соединения деталей. Особенно распространен этот способ в микроэлектронике. УЗ позволяет соединять самые разные пластичные и твердые материалы. Сегодня активно ведется научная работа по усовершенствованию инструментов и технологий сварки.
fb.ru
Ультразвуковой Сварочный Аппарат для Пластика
Цена FOB для Справки: US $ 1000.0-3000.0 / шт. MOQ: 1шт.
- заявка: Бытовая техника,для дома и сада,Украшение,Товар,Auto часть,Электронный,Канцелярские товары,Игрушка
- Охлаждающая Way: Воздушное охлаждение
- контроль: Полуавтоматический
- Диапазон частот: Высокая частота
- Электрический ток: переменный ток
- Стиль: вертикальный
-
Поставщики с проверенными бизнес-лицензиями
Поставщики, проверенные инспекционными службами
Guangzhou Minder-Hightech Co., Ltd. - провинция: Guangdong, China
ru.made-in-china.com
Ультразвуковая сварка пластмасс ультразвуком - Обработка твердых сред
Ультразвуковая сварка пластмасс и полимерных материалов
Ультразвуковая сварка изделий из термопластичных полимеров и пластмасс не имеет альтернативы при упаковке жидких, пастообразных, порошкообразных, сыпучих и пылящих материалов, производимых химической и смежными отраслями промышленности. Ультразвуковая сварка сегодня повсеместно заменяет склеивание и термические (газотермический нагрев, ТВЧ, фрикционный) методы соединения изделий из полимеров на основе полистирола, лавсана, капрона, поливинилхлорида и аналогичных термопластичных материалов. Ультразвуковая сварка решает проблемы изготовления изделий пищевой и легкой промышленности, парфюмерии, радиоэлектроники и электротехники, товаров широкого потребления начиная от детских игрушек до укрепления дорожных покрытий. Аппараты ультразвуковой сварки используется для запрессовки втулок, манжет, выводных зажимов, шарниров, крепежных деталей, рукояток, установочных штифтов, клемм, декоративных деталей металлической арматуры в изделия из полимеров и пластиков. Ультразвуковая сварка - это соединение с прочностью, близкой к прочности основного материала, при температуре, ниже температуры плавления материала, по поверхностям, загрязненным различными продуктами, на большом удалении от места подвода энергии, в труднодоступных местах. Ультразвуковая сварка - это возможность упаковки жидкостей без доступа кислорода, горючих и взрывоопасных материаловВопросам ультразвуковой сварки посвящена монография "Ультразвуковая сварка термопластичных материалов" В.Н. Хмелев, А.Н. Сливин, А.Д. Абрамов, С.С. Хмелев
Подробное описание реализации различных способов сварки ультразвуком:
Наша компания предлагает широкий спектр ультразвуковых аппаратов и принадлежностей к ним для сварки различных изделий из термопластичных полимеров:
u-sonic.ru
