I. Pregled temeljnega načela
Ultrazvočno varjenje uporablja visoko{0}}frekvenčne mehanske vibracije; hupa (sonotroda) prenaša vibracijsko energijo na plastične kontaktne površine, kjer trenje ustvarja toploto, ki stopi vmesnik in spoji dele pod pritiskom.Frekvenca določa amplitudo vibracij, gostoto energije, varljive materiale in velikost izdelka, zaradi česar je prva prednostna naloga pri izbiri stroja.
Splošno industrijsko pravilo:višjefrekvenca → themanjšiamplituda, nižja je energijska gostota in boljše prileganje majhnim/tanko{0}}stenskim delom; thenižjefrekvenca → thevečjiamplituda in močnejša energija, primerna za velike,-debelostene in težko{1}}taljive-materiale.
II. Skupna frekvenčna območja in osnovne aplikacije
表格
| Pogostost | Tipična moč | Amplitudne značilnosti | Primerni izdelki | Ni primerno za |
|---|---|---|---|---|
| 40 kHz | Majhna moč, 300–800 W | Najmanjša amplituda, nizka vibracijska obremenitev | Deli iz mikro plastike, deli s tankimi-stenami, ohišja senzorjev, majhni konektorji, kosi tanke plasti; natančni majhni deli, ki ne smejo biti počeni | Debeli deli, plastika, ojačana s-steklenimi vlakni, varjenje-velikih površin, izdelki, ki zahtevajo veliko prostornino zvara |
| 30 kHz | 500–1200 W | Srednje-majhna amplituda; uravnoteži natančnost in moč | Majhni-do-srednji plastični deli, žični-ohišji snopov, majhna ohišja, plastični sklopi senzorjev - uravnava natančnost in globino zvara | Velika-modificirana plastika z debelimi-stenami in visoko polnjenjem |
| 20 kHz | 1000–3000 W (večinoma) | Srednja amplituda, uravnotežena energija | Večina običajnih plastičnih ohišij, večji plastični deli, PP/ABS/PBT ohišja; glavna ohišja senzorja - najpogosteje uporabljena frekvenca pri ultrazvočnem varjenju | Zelo tanki, krhki deli - nevarnost pokanja notranjih magnetnih jeder in natančnih komponent |
| 15 kHz | 2000–5000 W | Velika amplituda, močna udarna sila | Debelostenski-deli, varjenje-velikih površin, plastika, ojačana s-steklenimi vlakni, trda debela plastika, velika ohišja | Natančni majhni deli in deli z notranjimi magnetnimi ploščami/tuljavami/tankimi lomljivimi elementi - veliko tveganje za poškodbe notranjih komponent |
III. Osnovna izbirna logika (preverite po vrstnem redu)
1. Velikost izdelka in območje zvara
Manjša površina zvara / manjši deli:raje višjo frekvenco (30/40 kHz). -Visokofrekvenčne hupe so lahko manjše, z manjšim dušenjem vibracij in manjšim vplivom na okoliške strukture.
Veliko območje zvara / veliki izdelki:raje 20 kHz ali 15 kHz. Nižja frekvenca zagotavlja višjo skupno energijo za stabilnej-fuzijo velikih površin; vendar so nizkofrekvenčne-trube večje in nadzor resonance je težji.
Referenčni pragovi:
< 20 mmmajhni plastični deli → 30 kHz / 40 kHz
20–80 mmobičajna ohišja → 20 kHz (prva izbira v industriji)
>80 mmvelika ohišja in dolgi zvari → 15 kHz / 20 kHz visoka moč
2. Vrsta materiala (kritično)
Amorfne plastike (PP, PE):široko območje taljenja, zahteva več energije → raje nižjih 20 kHz; PP ohišja z veliko{1}}površino lahko uporabljajo 15 kHz.
Kristalne plastike (POM, PA6, PA66, PBT):ostro tališče, potrebujejo koncentrirano energijo → raje 20 kHz; stopnje, ojačane s steklenimi-vlakni, so priporočljive pri 20 kHz ali 15 kHz - večja kot je vsebnost steklenih-vlaken, večja je potreba po visoki amplitudi pri nizki frekvenci.
ABS / PC / PS:amorfen, enostaven za varjenje; majhni deli uporabljajo 30/40 kHz, veliki deli 20 kHz.
Krhki materiali ali deli z natančnimi notranjimi komponentami(magnetne plošče, tuljave, tanka magnetna jedra): povečajte frekvenco, kolikor je mogoče, da znižate amplitudo in zmanjšate vibracije, ki se prenašajo v notranjost, pri čemer se izogibajte razpokanim magnetnim ploščam, od-spajkanim tuljavam in poslabšani magnetni zmogljivosti.
3. Debelina stene in tanko{1}}stenske/krhke strukture
Tanke stene< 1.5 mm, konzolna rebra, tanka rebra ali vdelane natančne komponente: izberite visoko frekvenco (30/40 kHz) - nizka amplituda zmanjša tveganje za pokanje.
Debelina steneVečji ali enak 2 mm, trdne debele stene, brez občutljivih notranjih delov: 20 kHz / 15 kHz.
4. Zahteve za zvar: globina zvara, videz, nadzor bliska
Samo plitva fuzija, visoke zahteve glede videza, bliskavica ni dovoljena: visoka frekvenca, nizka amplituda, nežna energija.
Globoka fuzija, visoko{0}}trdno hermetično tesnjenje: 20 kHz kot primarna izbira; hermetično varjenje zahteva enakomerno zlivanje, 20 kHz pa nudi najširše procesno okno.
5. Omejitve orodja in rogov
Višja kot je frekvenca, manjša je največja velikost hupa, ki jo je mogoče narediti. Hupe 40 kHz ni mogoče narediti zelo velike; hupa 15 kHz je lahko velika, vendar je težka in zahteva večjo togost-ogrodja stroja.
Če je izdelek prevelik za oblikovanje visokofrekvenčne-resonančne hupe, je edina možnost znižanje na 20 kHz ali 15 kHz.
IV. Izbirne točke tveganja
Nizka frekvenca na majhnih delih:prevelika amplituda razpoka notranja magnetna jedra in tanke stene, kar ustvarja skrite mikro{0}}razpoke, ki povzročajo puščanje pri preskusih hermetičnosti.
Visoka frekvenca na velikih delih:nezadostna energija → šibki/hladni zvari (虚焊), nezadostna vlečna trdnost, izjemno ozko in nestabilno procesno okno.
Materiali, polnjeni s-steklenimi vlakni, vsiljeni na 40 kHz:nezadostna energija, veliko nihanje-trdnosti zvara, nizek izkoristek.
Nikoli znova ne uporabite starih parametrov po spremembi frekvence:ko se frekvenca spremeni, je treba amplitudo, tlak in čas zadrževanja ponovno -preveriti z DOE (Design of Experiments).
V. Poenostavljen potek odločanja o izbiri (hitro preverjanje)
Ali izdelek vsebuje natančne magnetne plošče/tuljave/tanke lomljive dele?
ja→ raje30 kHz(majhni deli) /20 kHz(srednje-veliki deli); izogibajte se15 kHz
št→ preveri velikost:
Majhni deli< 20 mmfrekvenca: 30/40 kHz
Konvencionalna ohišja20–80 mmfrekvenca: 20 kHz
Velika debela ohišja, velike površine, ojačane s-steklenimi vlakni: 15 kHz
VI. Dodatno: frekvenca ≠ moč
Frekvenca je število tresljajev na sekundo; moč je velikost izhodne energije.
Pri isti frekvenci je mogoče energijo uglasiti prek ravni moči in ravni amplitude; preprosto povečanje moči ne more nadomestiti velike amplitude nizke frekvence.
