Cómo elegir los parámetros de soldadura ultrasónica？

Cómo elegir los parámetros de soldadura ultrasónica？

Amplitud A, presión estática F y tiempo de soldadura t, además de la elección de la potencia ultrasónica y la interacción entre los parámetros. En la soldadura ultrasónica, la soldadura por puntos es la aplicación más común. El siguiente es un ejemplo de soldadura por puntos para analizar la influencia de varios parámetros en la calidad de la soldadura.

1. Frecuencia de vibración ultrasónica? La frecuencia de vibración se refiere principalmente al valor de la frecuencia de resonancia y la precisión de la frecuencia de resonancia. La frecuencia de vibración es generalmente entre 15 y 75 kHz. La elección de la frecuencia debe considerar las propiedades físicas y el grosor del material a soldar. La soldadura es más delgada y utiliza una frecuencia de vibración más alta. Cuando la soldadura es más gruesa, la dureza del material de soldadura y el límite elástico son menores, se utiliza la frecuencia de vibración más baja. Esto se debe a que, bajo la premisa de mantener la función de sonido sin cambios, aumentar la frecuencia de vibración puede reducir la amplitud, reduciendo así el daño por fatiga causado por la tensión alterna del miembro delgado. La frecuencia de vibración tiene un efecto sobre la resistencia al corte de la junta. Cuanto más duro es el material y mayor es el grosor, más obvio es el efecto de la frecuencia. Cabe señalar que a medida que aumenta la frecuencia, la pérdida de energía de oscilación de alta frecuencia en el sistema acústico aumentará, por lo que la frecuencia de la soldadora por puntos ultrasónica de alta potencia es relativamente baja, generalmente en el rango de 15 a 20 kHz . La precisión de la frecuencia de vibración es un factor importante para garantizar la estabilidad de la calidad de la junta de soldadura. Debido a la variabilidad de la carga mecánica durante el proceso de soldadura ultrasónica, se produce una desintonización aleatoria, lo que resulta en una calidad de soldadura inestable.

2. La amplitud Una amplitud es uno de los parámetros básicos en el proceso de soldadura ultrasónica. Determina la magnitud del poder de fricción, que está relacionado con la eliminación de la película de óxido en la superficie de soldadura, la generación de calor por fricción de la superficie de la junta, el tamaño de la zona de deformación plástica y la condición de la capa de fluido plástico. . Por lo tanto, la selección correcta del valor de amplitud de acuerdo con la naturaleza del material a soldar y su grosor es un requisito previo para obtener una unión altamente confiable. El rango de amplitud es generalmente de 5 a 25μmetro. Los soldadores ultrasónicos de baja potencia generalmente tienen altas frecuencias de vibración, pero el rango de amplitud es bajo. Los materiales de soldadura de baja dureza o soldaduras más delgadas deben usar una amplitud menor; A medida que aumenta la dureza y el grosor del material, la amplitud seleccionada debe aumentarse en consecuencia. Esto se debe a que la magnitud de la amplitud corresponde a la velocidad de movimiento relativa de la superficie de contacto de la soldadura, y la temperatura de la zona de soldadura, el flujo de plástico y la magnitud del trabajo de fricción están determinados por la velocidad de movimiento relativa. Para una soldadura específica, existe un rango adecuado de amplitudes. Cuando la amplitud A es 17μm, la unión de soldadura tiene la mayor resistencia al corte, la amplitud disminuye y la resistencia disminuye. Cuando la amplitud es inferior a 6μm, la junta no se ha formado, y el tiempo para aumentar el efecto de vibración no tiene ningún efecto. Esto se debe a que el valor de amplitud es demasiado pequeño y la velocidad de movimiento relativa entre las soldaduras es demasiado pequeña. Cuando el valor de amplitud excede 17μm, la resistencia de la junta de soldadura disminuye, lo que se relaciona principalmente con el daño por fatiga dentro y sobre el material metálico. Por lo tanto, la amplitud es demasiado grande, y la fuerza de corte de vibración transmitida desde el electrodo de sonido superior a la soldadura excede la fricción entre ellos. La fuerza, la fricción de deslizamiento relativa entre el sonotrodo y la pieza de trabajo, y una gran cantidad de deformación térmica y plástica, lo que resulta en el polo acústico superior incrustado en la soldadura, lo que resulta en una reducción en la sección transversal efectiva de la junta. El material del transductor y la estructura del concentrador de la soldadora ultrasónica determinan la amplitud de la soldadora. Cuando se determinan, la amplitud cambia, típicamente ajustando los parámetros eléctricos del generador acústico. Además, la elección de valores de amplitudestá relacionado con otros parámetros y debe considerarse en conjunto. Debe señalarse que en el rango de amplitud apropiado, el uso de una gran amplitud puede acortar en gran medida el tiempo de soldadura y mejorar la eficiencia de producción de soldadura.

3. Presión estática F El papel de la presión estática es transmitir efectivamente la vibración ultrasónica a la soldadura a través del sonotrodo. La cantidad de presión estática requerida para la soldadura ultrasónica varía según el tipo de material. Cuando la presión estática es demasiado baja, ya que las ondas ultrasónicas apenas se transmiten a la soldadura, no es suficiente generar un cierto trabajo de fricción en la interfaz de las dos soldaduras, y la energía ultrasónica se pierde casi por completo en la superficie que se desliza entre El polo acústico superior y la soldadura. Es imposible formar una conexión efectiva. Con el aumento de la presión estática, se mejora la condición de transmisión de la vibración, se aumenta la temperatura de la zona de soldadura, se disminuye la resistencia a la deformación del material y se aumenta gradualmente el grado de flujo de plástico. Además, debido al aumento de la tensión de compresión, el área y la conexión de la deformación plástica en el punto de contacto El área aumenta y la resistencia de la junta aumenta. Cuando la presión estática alcanza un cierto valor y luego aumenta la presión, la resistencia de la junta ya no aumenta ni disminuye. Esto se debe a que cuando la presión estática es demasiado grande, la energía de vibración no puede utilizarse razonablemente, la fuerza de fricción es demasiado grande, el movimiento de fricción relativo entre las soldaduras se debilita y el valor de amplitud se reduce, lo que resulta en el área de conexión entre Las soldaduras. Ya no aumenta ni disminuye, y el aplastamiento del material hace que la sección transversal real de la junta disminuya, lo que reduce la resistencia de la junta. En el caso de otras condiciones de soldadura, la presión estática alta se puede utilizar para obtener las juntas de soldadura de la misma resistencia en un tiempo de soldadura más corto porque la presión estática más alta se puede generar a una temperatura más baja en la etapa temprana de vibración. Causado por deformación plástica. Al mismo tiempo, el uso de alta presión estática puede alcanzar la temperatura más alta en poco tiempo y acortar el tiempo de soldadura.

4. Tiempo de soldadura t El tiempo de soldadura tiene una gran influencia en la calidad de la unión. Cuando el tiempo de soldadura es demasiado corto, la película de óxido en la superficie es demasiado tarde para ser destruida, y solo se forman algunas protuberancias, la resistencia de la junta es demasiado baja e incluso la junta no se puede formar. A medida que se prolonga el tiempo de soldadura, la resistencia de la unión de soldadura aumenta rápidamente y el valor de resistencia no se reduce durante un cierto tiempo de soldadura. Sin embargo, cuando el tiempo de soldadura ultrasónica excede un cierto valor, la resistencia de la unión de soldadura disminuye. Esto se debe a que la entrada de calor de la soldadura es demasiado grande, la zona de plástico se agranda y el polo acústico superior queda atrapado en la soldadura. Además de reducir el área de la sección transversal de la junta de soldadura, es fácil. Causa grietas en la superficie y en el interior de la junta de soldadura. Para diferentes presiones estáticas, el tiempo de soldadura requerido para obtener la resistencia óptima de la unión es diferente, y aumentar el valor de la presión estática puede acortar el tiempo de soldadura en cierta medida.

5. Potencia de soldadura P Al soldar por ultrasonidos, la elección de la potencia depende principalmente del grosor de la soldadura y la dureza del material. Dado que la medición de la potencia ultrasónica es difícil en aplicaciones prácticas, la amplitud se usa a menudo para representar la potencia, la potencia ultrasónica y la amplitud. La relación se puede determinar por: P =μSFυ=μSF2Aω/ π= 4μSFA? (1) donde P - potencia ultrasónica; F - presión estática; S - área de unión de soldadura;υ- velocidad relativa; A - amplitud;μ- coeficiente de fricción;ω- frecuencia angular (ω= 2π?); ? - frecuencia de vibración. En soldadura ultrasónica, la amplitud se selecciona de 5 a 25μmetro. Cuando se selecciona el material del transductor, la estructura y la potencia, la magnitud de la amplitud también está relacionada con el factor de amplificación del concentrador. Generalmente, al determinar la influencia mutua de los diversos parámetros de soldadura anteriores, se puede lograr dibujando una curva crítica, y la FIG. 18 es una relación crítica entre la presión estática y la potencia. La presión real generalmente se selecciona usando la presión estática a la potencia mínima disponible y un valor de potencia ligeramente mayor que la potencia mínima disponible. Los varios parámetros de soldadura anteriores no están aislados, pero son mutuamente influyentes e interrelacionados, y deben considerarse juntos. Por ejemplo, en la soldadura ultrasónica de plásticos, la calidad de la unión depende de la interacción de la amplitud, la presión estática y el tiempo de soldadura del transductor. El tiempo de soldadura t y la presión estática del cabezal de soldadura F son ajustables, la amplitud está determinada por el transductor y la bocina, y las tres cantidades tienen un valor de selección óptimo entre sí. Cuando la energía de soldadura excede un valor adecuado, la cantidad de fusión del material es grande, lo que resulta en una gran deformación. Si la energía de soldadura es demasiado pequeña, no es fácil soldar. Además de los parámetros de soldadura, factores como el material acústico superior, el tamaño de la forma y el estado de su superficie también influyen en la calidad de la soldadura.