¿Cómo la máquina de soldadura ultrasónica genera calor?

¿Cómo la máquina de soldadura ultrasónica genera calor?

La tecnología de soldadura ultrasónica es una tecnología común en el campo de la soldadura de plástico debido a sus ventajas de economía, confiabilidad y fácil integración de automatización. A diferencia de las fuentes de calor tradicionales, que generan calor en contacto directo con el plástico, la soldadura ultrasónica genera calor a través de la fricción.

1. Amplitud, frecuencia y longitud de onda

En la soldadura ultrasónica, las ondas longitudinales se transmiten en forma de altas frecuencias, lo que resulta en vibraciones mecánicas de baja amplitud. La energía eléctrica de la máquina de soldadura se convierte en energía mecánica para el movimiento alternativo. Para comprender la relación entre amplitud, frecuencia y longitud de onda, y cómo se relacionan con la generación de calor, necesitamos comprender los componentes principales de una máquina de soldadura ultrasónica.

Los componentes principales de una máquina de soldadura ultrasónica son un generador de energía, un transductor, un modulador de amplitud (a veces llamado bocina) y un cabezal de soldadura. El generador de energía convierte una fuente de alimentación de 50-60Hz con un voltaje de 120V / 240V en una fuente de alimentación que funciona a 20-40Khz con un voltaje de 1300V. Esta energía se suministra al transductor, que utiliza la cerámica piezoeléctrica en forma de disco para convertir la energía eléctrica en vibración mecánica, es decir, cuando una corriente de alta frecuencia pasa a través de la cerámica piezoeléctrica, la cerámica piezoeléctrica generará desplazamiento de deformación.

El convertidor transmite la vibración al modulador de amplitud. El modulador de amplitud amplifica la amplitud de la onda ultrasónica y continúa transmitiéndola al cabezal de soldadura. La bocina continúa amplificando la amplitud de las ondas ultrasónicas y hace contacto con la pieza.

En última instancia, la energía se transfiere a las ubicaciones de las costillas soldadas de las dos partes del conjunto. Debido a que la costilla de soldadura está diseñada con un punto afilado, la energía se concentra en el punto del punto y el calor de fricción se genera bajo la presión. Este calor es generado por dos tipos de fricción, uno es la fricción superficial entre los materiales de la parte superior e inferior, y el otro es la fricción intermolecular dentro del material. Es el calor generado por la fricción lo que hace que las partes superior e inferior se fundan y se unan en el lugar de soldadura.

2. Comprender la velocidad de calentamiento

Para el mismo material, tres factores determinan la velocidad de calentamiento: frecuencia, amplitud y presión de soldadura. Para equipos existentes, como máquinas de 15Khz, 20Khz, 30Khz o 40Khz, la frecuencia es fija. Por lo tanto, la velocidad de calentamiento generalmente se puede cambiar con la presión de soldadura. En general, cuanto mayor es la presión, más rápida es la velocidad de calentamiento. Alternativamente, puede variar la amplitud, como con la presión, cuanto mayor sea la amplitud, más rápida será la velocidad de calentamiento.

Por supuesto, la presión y la amplitud excesivas también pueden afectar negativamente la calidad de la soldadura, como causar degradación del material, fugas, grietas y destellos. Por lo tanto, la soldadura ultrasónica requiere un proceso de optimización de los parámetros del proceso. Después de determinar los parámetros, el proceso de soldadura puede lograr una salida estable con alta velocidad y alta resistencia de soldadura. Esta es la razón por la que la soldadura ultrasónica es ampliamente utilizada en la producción en masa.

3. Tiempo, distancia, potencia y energía

La cantidad de calor requerido para la soldadura depende del tipo de material, el diseño de la soldadura y las especificaciones del equipo. El método tradicional de control del calor es soldar por modo de tiempo, es decir, soldar durante un tiempo determinado, como 0.2-1s (generalmente menos de 1s). Sin embargo, con los equipos de soldadura ultrasónica de hoy en día, a menudo es posible configurar y monitorear la distancia, la potencia y la energía de la soldadura. Con operadores debidamente capacitados, los ajustes de parámetros también se pueden realizar de acuerdo con las condiciones reales y los diferentes materiales, lo que resulta en resultados de soldadura consistentes. Esto también mejora en gran medida la flexibilidad y la fiabilidad de la soldadura.