플라스틱 초음파 용접기의 작동 원리
음파의 개념과 분류
파동은 특정 지점에서 시작되는 교란에 의해 발생하며, 미리 정해진 방식으로 다른 지점으로 전파되거나 전달됩니다. 음파는 탄성 매질에서 진동 에너지의 전파로, 일종의 탄성 기계적 파동입니다. 유체 또는 고체 매질에서 질량점이 평형 위치에서 벗어날 때 매질 내부에 탄성 복원력이 발생합니다. 이 탄성복원력은 계의 관성과 결합되어 매질점의 진동이 인접한 질량점으로 지속적으로 전달되어 음파를 발생시켜 방출한다. 음파는 탄성 기계적 파동입니다. 인간의 귀가 들을 수 있는 음파의 주파수 범위는 일반적으로 20Hz에서 20KHz 사이이며, 이를 가청음이라고 합니다. 2×104Hz~2×109Hz 사이의 주파수를 갖는 음파를 초음파라고 하고, 20Hz 이하의 주파수를 갖는 음파를 초저주파라고 한다. (초저주파). 이러한 들리지 않는 소리는 인간의 삶에 중대한 영향을 미치며 광범위한 응용 프로그램 및 개발 전망도 가지고 있습니다.
| 주파수/Hz | 특징 | |
| 초저주파 | 〈20 | 인간의 귀는 들을 수 없고 전송 감쇠가 매우 작고 전송 거리가 매우 깁니다. |
| 가청 소리 | 20-2×104Hz | 사람의 귀로 들을 수 있다 |
| 초음파 | 2×104Hz-2×109Hz | 전파 주파수가 높고 전파 방향이 강하며 매체 진동이 강하고 유체의 전파로 인해 캐비테이션이 발생할 수 있습니다. |
| 초음파 | 2×109Hz-2×1012Hz | 전파 감쇠는 크고 파장은 짧고 주파수 대역은 대략 마이크로파에 해당합니다. |
초음파는 다음과 같은 특징에서 일반 음파와 다릅니다.: 전파 과정에서 고주파, 단파장, 큰 에너지, 반사, 굴절, 공명 및 에너지 손실.
초음파 플라스틱 용접의 원리와 과정
초음파 플라스틱 용접(초음파 용접)은 비접촉 용접 방법입니다. 초음파 용접의 원리는 50/60 Hz 전류를 초음파 발생기를 통해 15, 20, 30 또는 40 KHz 고주파 전기에너지로 변환하고, 변환된 전기에너지는 에너지 변환 장치, 그리고 나서 이 변화는 진폭 조정 장치를 통해 용접 헤드에 전달되고, 용접 헤드는 수신된 진동 에너지를 용접 원본의 접합부에 전달합니다. 계면에서 음향 저항이 큰 영역은 마찰을 사용하여 진동 에너지를 열 에너지로 변환하여 국부적 고온을 생성합니다. 열은 용접 재료의 중간에 집중됩니다. 플라스틱의 열전도율이 낮기 때문에 제 시간에 소실되지 않아 플라스틱 접촉면이 빠르게 녹습니다. 다음으로 접합면이 서로 융합되도록 합니다. 초음파 용접은 대부분의 엔지니어링 플라스틱의 접합 공정에 사용될 수 있으며 접합 공정의 중요한 기술 자원 중 하나가 되며 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다. 용접 강도는 원료의 강도에 가까울 수 있으며 재료 특성은 직접적인 영향을 받거나 변경되지 않습니다. 용접법은 재료의 가소성을 유지하는 특성이 있으며 접합부의 탄성 및 기계적 강도에 거의 영향을 미치지 않는다. 엔지니어링 본딩의 기술 요구 사항을 충족합니다. .
그림 1 초음파 용접기의 작동 원리 구조도
초음파 용접 과정:
전원 공급 장치는 트리거 제어 신호 공압 전송 시스템을 활성화하고 실린더는 용접 헤드에 압력을 가하여 떨어뜨리고 용접물을 눌러 초음파 발생기를 작동시키고 초음파를 방출하고 특정 용접 시간을 유지하고 초음파 방출을 제거하고 계속 유지합니다. 일정 시간 동안 일정한 압력을 가하고 감압하면 용접 헤드가 Pick-up, 용접이 종료됩니다.
그림 2 초음파 용접 공정의 4단계
첫 번째 단계에서 용접 헤드가 부품과 접촉하고 압력을 가하고 진동하기 시작합니다. 마찰열은 에너지 전도 리브를 녹이고 용융물은 접합면으로 흐릅니다. 두 부품 사이의 거리가 감소함에 따라 용접 변위(용융물의 흐름으로 인한 두 부품 사이의 거리 감소)가 증가하기 시작합니다. 처음에는 용접 변위가 급격히 증가하다가 용융된 에너지 전도봉이 하부 표면에 퍼지면서 접촉하면 느려집니다. 고체 상태 마찰 단계에서 가열은 두 표면 사이의 마찰 에너지와 부품의 내부 마찰로 인해 발생합니다. 마찰 가열로 인해 고분자 재료가 융점까지 가열됩니다. 발열량은 작용 빈도, 진폭 및 압력에 따라 다릅니다.
두 번째 단계에서 용융 속도가 증가하면 용접 변위가 증가하고 두 부품의 표면 사이의 접촉이 증가합니다. 이 단계에서 얇은 용융층이 형성되고, 지속적인 가열로 인해 용융층의 두께가 증가한다. 이 단계의 열은 점성 소산에 의해 생성됩니다.
세 번째 단계에서 용접의 용액 층 두께는 변하지 않고 일정한 온도 분포로 정상 상태 용융이 발생합니다.
네 번째 단계에서는 설정 시간이 경과하거나 특정 에너지, 전력 수준 또는 거리에 도달한 후 전원 공급이 차단되고 초음파 진동이 중지되고 네 번째 단계가 시작됩니다. 압력이 유지되어 추가 용융물의 일부가 결합 표면에서 압착됩니다. 최대 변위는 용접이 냉각되고 응고되고 분자간 확산이 발생할 때 도달됩니다.
초음파 용접 기술은 다양한 분야에서 널리 사용되며 기술은 지속적인 실습에서 점차 성숙합니다. 초음파 플라스틱 용접 과정에서 장비 모델 선택, 땜납 선택 및 용접 플럭스 설계가 용접 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 초음파 플라스틱 용접 장비를 구입하기 전에 플라스틱 용접 품질을 향상시키기 위해 관련 제어를 수행해야 합니다.
