مبادئ وتقنيات اللحام بالموجات فوق الصوتية PPS

I. نظرة عامة

PPS (كبريتيد البوليفينيلين) هو لدن حراري نصف بلوري مع منحنى انصهار حاد ودرجة حرارة انصهار عالية (285°C ، 545°F) ، و PPS النقي ليس مناسبًا للحام بالموجات فوق الصوتية. ومع ذلك ، بعد إضافة الألياف الزجاجية والمواد المالئة الأخرى ، تزداد صلابة خليط PPS بشكل كبير ، مما يساهم في انتقال الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية ، لذلك يمكن استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية. في ظل شرط تصميم أضلاع اللحام بشكل معقول ، يمكن لحام محتوى الألياف الزجاجية بنسبة 40٪ PPS بسهولة. ومع ذلك ، عند زيادة محتوى الألياف الزجاجية ومسحوق المعادن بشكل مستمر ، يصعب تكوين المكون فوق الصوتي لأن محتوى المكون الراتنجي في الخليط يصبح منخفضًا.

2. تصميم لحام الضلع

يعد تصميم ضلع اللحام لمنتج PPS أمرًا بالغ الأهمية لقوة اللحام. يحتاج تصميم الأجزاء والأضلاع اللحمية إلى أخذها في الاعتبار عند تجميع المكونات ، وكذلك تأثير هذه التصميمات على عملية اللحام بالموجات فوق الصوتية.

بالنسبة لحام مواد PPS ، يتم اعتماد تصميم التماس القص بشكل عام. لتصميم الأضلاع المثلثة أو الموفرة للطاقة ، فإن الأنواع المختلفة من PPS ذات التركيبات المختلفة لها نتائج لحام مختلفة. بالنسبة لمزائج PPS ذات المحتوى العالي من الحشو ، لا يوجد سيولة كافية عند الذوبان ، ومن المستحيل أن تتدفق إلى كلا الجانبين لتشكيل المزيد من مناطق الترابط. لذلك ، فإن خلائط PPS هذه ليست مناسبة لتصميم الأضلاع المثلثة أو الموفرة للطاقة.

بالنسبة لمفاصل القص ، تشبه & quot؛ مسحة & quot؛ يتم إنتاج الحركة على واجهة الوصلة أثناء عملية اللحام ، مما ينتج عنه زيادة في سيولة البلاستيك المصهور ولحام أسهل. لقد أظهرت الاختبارات أنه بالنسبة لـ PPS ذات المحتوى العالي من الحشو ، فإن المنتج الذي يستخدم مفصل القص لديه قوة سحب تساوي ستة أضعاف قوة اللحام المتدرج. في الوقت نفسه ، يذوب التماس القص ويربط إلى مساحة أكبر ، مما يساعد على الختم.

يتم عرض القص اللحام والخطوات النموذجية في الشكلين 1 و 2 أدناه.

بالنسبة للمنتجات التي يزيد حجمها عن 89 مم أو ذات شكل غير منتظم ، من الصعب التحكم في خطأ قولبة الحقن ، مما يؤدي إلى نتائج لحام غير مستقرة. لذلك ، لا ينصح بتصميم خط التماس القص مع المنتجات ذات الأشكال الكبيرة أو غير المنتظمة ، ولكن يوصى بتصميم الموصل / الخطوة / الأخدود الثلاثي. بشكل عام ، يبلغ عمق اللحام في مفصل القص حوالي 1.25 ضعف سمك الجدار.

بالنسبة للحام القريب من المجال بالموجات فوق الصوتية للأجزاء ذات الجدران الرقيقة PPS ، تكون عمليات اللحام ذات التردد المنخفض (على سبيل المثال 20 كيلو هرتز أو 30 كيلو هرتز) وعمليات اللحام ذات السعة المنخفضة أكثر نجاحًا. في الوقت نفسه ، يتمتع بميزة الطاقة المنخفضة والحماية الآنية ضد تلف المكونات. عند استخدام تصميم الضلع الموجه للطاقة ، للحصول على مادة شبه بلورية نموذجية ، تكون زاوية الضلع الثلاثي 60 درجة ، والعرض السفلي 20٪ -25٪ عمومًا ، ويبلغ الارتفاع 0.866 ضعف عرض القاع.

من المهم أن تضع في اعتبارك عند تصميم المنتجات التي تختار عملية اللحام بالموجات فوق الصوتية التي يجب أن تقلل إلى أدنى حد فقدان الطاقة بالموجات فوق الصوتية غير الضرورية. تنتشر الموجات فوق الصوتية في اتجاه حركة اللحام hاورنوالطاقة تتناسب مع حجم قسم الجدار. يجب أن يكون الجزء المراد اهتزازه هو الجزء العلوي والأخف وزناً من المجموعة ، وسطحًا أكبر مسطحًا ملامسًا للحامبوقيجب أن تكون مصممة فوق حبة لحام. في بعض الأحيان يكون من الضروري تصميم هيكل خاص لنقل الطاقة الاهتزازية مباشرة إلى اللحام ، على سبيل المثال عن طريق إضافة هيكل شفة مرفوع على حافة الغطاء. الخلوص الصحيح لتجميع الأجزاء ضروري أيضًا لتجنب التداخل ويؤدي إلى وصلات لحام. يجب تقريب الأجزاء الموجودة على مسار الاهتزاز وحجم شرائح سمكها بمقدار 0.6 مرة لتجنب تشقق الأجزاء أثناء اللحام بالموجات فوق الصوتية. الأجزاء المصممة بشكل متماثل هي أسهل للحام بسبب الضغط الموحد وتوزيع الطاقة.

باختصار ، فيما يلي تصميمات اللحام الخاطئة التي يجب تجنبها:

1. إن تصميم الفجوة لمكون التجميع صغير جدًا ، وهناك نوبة ضيقة أو مناسبة للتداخل ، مما يمنع الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية من الانتقال بفعالية إلى ضلع اللحام ؛

2. المقطع العرضي للجزء الذي ينقل الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية صغير / رفيع للغاية ، مما ينتج عنه تصدع بسعة كبيرة ؛

3. إذا كان حجم حبة اللحام كبيرًا جدًا ، فسيكون خرج الطاقة الفوري كبيرًا جدًا ، مما قد يؤدي إلى تلف الأجزاء ؛

4. الجزء الذي هو على اتصال مباشر مع لحام حاورنليس الجزء الأكثر تقدمًا والأخف في الجمعية ؛

5. زوايا حادة الداخلية قد تسبب أجزاء لكسر.

6. يمتص الملحق المعدني الداخلي الاهتزازات فوق الصوتية ويقلل من كفاءة اللحام ، لذلك يجب تجميع الأجزاء المعدنية بعد اللحام بالموجات فوق الصوتية.

3. توصيات عملية لحام

تعتمد عملية اللحام بالموجات فوق الصوتية المثالية اعتمادًا كبيرًا على جودة الأجزاء ودقة التجميع ، فضلاً عن معدات اللحام والتجهيزات المستخدمة. من المهم طلب مشورة الشركة المصنعة خلال مرحلة تصميم المنتج. يجب أن يراعي ضبط معلمات اللحام تركيبة المواد والخطأ ذي الأبعاد وتصلب الجزء وكذلك المسافة بين موضع اللحام hاورنوالمنتج واللحام. تشير قابلية اللحام للمنتج إلى قدرة المادة على نقل الاهتزازات فوق الصوتية دون ضرر.

بما أن PPS هي نقطة انصهار حرارية نصف بلورية عالية ، عادة ما يتطلب الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية ذات السعة الكبيرة لصهر البلاستيك لتشكيل لحام. بالنظر إلى الخصائص العالية للمعامل (صلابة عالية) لـ PPS ، يمكن نقل سعة الخرج على مسافة كبيرة في الجزء البلاستيكي. كلما زادت المسافة بين القرن واللحام ، زادت السعة المطلوبة. في مجال اللحام القريب (المسافة بين اللحام hاورنسطح التلامس واللحام أقل من 6 مم) ، يمكن تحقيق كفاءة لحام أعلى باستخدام عملية لحام عالية التردد وخفض السعة. في مجال اللحام البعيد (المسافة بين اللحام hاورنسطح التلامس واللحام أكبر من 6 مم) ، مسافة انتقال الاتساع محدودة بواسطة هيكل المنتج. عندما يكون الجدار أرق ، تكون مسافة نقل الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية أقصر.

تعتمد الطاقة المطلوبة للحام على حجم منطقة اللحام وهندسة الجزء وخصائص امتصاص المادة. يتطلب لحام PPS عادةً خرجًا عالي الطاقة لضمان نقل معظم الطاقة بسرعة كبيرة إلى اللحام مع تجنب تلف الاهتزاز للجزء. سرعة اللحام حاورنيقابل ذوبان البلاستيك PPS وسرعة تشكيل اللحام.

عندما يتم تصميم المنتج باستخدام خط القص ، يمكن ضبط المعلمات الأولية على خرج الطاقة العالي ، معدل النسبة الكبيرة ، ضغط اللحام المنخفض ، وسرعة اللحام الأبطأ. بعد ذلك ، وفقًا لنتائج اللحام الفعلية ، يتم التعديل التالي. عند اللحام ، يجب الانتباه إلى أن السعة الكبيرة والاهتزاز طويل المدى يمكن أن يضر بسطح الجزء. تتشكل قوة اللحام القصوى خلال مرحلة التثبيت. إذا لم يكن محكم الهواء جيدًا ، فيمكن زيادة المسافة الممسوحة بالضغط الديناميكي أو وقت الانتظار للتحسن.

عند استخدام تصميم التماس القص ، من الضروري الانتباه إلى الدعم الجانبي لجدار المنتج لتجنب مشكلة ضعف قوة اللحام بسبب فتح الجدار الجانبي للجزء أثناء اللحام. يمكن إجراء المباراة من الألومنيوم أو الصلب أو الراتنج أو مواد أخرى. يجب أن يكون الملاءمة بين جهاز التثبيت والمنتج مناسبًا لتقديم الدعم المناسب وتسهيل التعامل مع الأجزاء.

4. قوة اللحام

قوة اللحام عادة ما تكون أقل بكثير من المواد السائبة. نظرًا لعدم وجود الألياف الزجاجية تقريبًا على اللحام ، يتم تحديد قوة اللحام بشكل أساسي من خلال قوة الراتنج نفسه. وهذا هو ، عندما لحام المواد الراتنج النقي (باستثناء الألياف الزجاجية المقواة) ، قوة اللحام عادة لا تكون كبيرة مثل المواد السائبة. بالنسبة لبعض المواد PPS ، يمكن أن تصل قوة اللحام إلى 50Mpa. بالنسبة لمعظم المواد PPS ، قوة اللحام أقل من 35Mpa. بالإضافة إلى ذلك ، تقل قوة اللحام مع زيادة درجة الحرارة ، كما هو مبين في الشكل التالي (قوة الشد النقية PPS النقي كدالة لدرجة الحرارة).

بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من العوامل الأخرى التي تؤثر على قوة اللحام:

مساحة منطقة اللحام. كلما كان السلك أطول ، كلما زاد عدد البلاستيك المصهور ، زادت قوة اللحام. ولكن في الواقع ، تتأثر مساحة المنطقة الملحومة أصغر بكثير مما يتوقعه التصميم ، في الواقع ، تتأثر بعوامل مثل دقة صب الحقن والتركيبات.

·

حقن أجزاء مصبوب دقة الأبعاد والجودة. عيوب الحقن مثل الفراغات تمتص الاهتزازات فوق الصوتية وتؤثر على نقل الطاقة. قد يسبب الحروق والشقوق الداخلية على سطح الجزء ، وكذلك انخفاض قوة اللحام.

·

هذا التلوث السطحي لعامل التشحيم أو القالب يقلل من توليد الحرارة الاحتكاكية ويعيق عملية اللحام. في الوقت نفسه ، تضعف قوة اللحام بسبب دخول الشوائب إلى اللحام.

أثناء عملية اللحام ، يتم صهر البلاستيك PPS الموجود في اللحام بسرعة وتبريده بسرعة ، ومن السهل إنتاج حالة غير متبلورة (غير متبلورة). عندما يتم استخدام المنتج في درجات حرارة أعلى من 85 درجة مئوية ، سوف تتحول PPS تدريجياً إلى حالة شبه بلورية ، مما يخلق ضغطًا إضافيًا داخل المنتج.