Сварка пластмасс

Дозирование подводимой энергии

Возможность получения и качество сварного соединения определяются количеством тепловой энергии, генерируемой в зоне сварки, и теплоотводом из этой зоны. Так как количество энергии, выделяющейся в зоне сварки, связано с количеством энергии, подводимой к свариваемому изделию, то возникает необходимость дозирования последней. В зависимости от того, какой критерий закладывается в основу выбора момента выключения УЗ колебаний, различают следующие схемы управления процессом сварки:

по фиксированному времени;
по деформационному критерию;
по кинетической характеристике.

В свою очередь, схемы управления по деформационному критерию делятся на схемы сварки по фиксированной осадке и фиксированному зазору. Сварк а по фиксированному времени используется практически во всех серийно выпускаемых ультразвуковых сварочных машинах как у нас в стране, так и за рубежом. Продолжительность нагрева задается с помощью реле времени, которое отключает УЗ колебания через один и тот же промежуток времени после начала процесса. Небольшие отклонения параметров режима сварки, геометрии деталей и свойств материала могут привести к перегреву или недогреву свариваемого материала, что, в свою очередь, вызывает пережог или непровар материала. Именно этим объясняется наблюдаемая на практике нестабильность результатов, получаемых при сварке по этой схеме. Сварк а по фиксированной осадке во многом позволяет избежать указанных недостатков. При использовании схемы сварки по фиксированной осадке задается величина осадки полимера ?, т.е. глубина вдавливания волновода в свариваемую деталь в результате воздействия статического усилия и ультразвука. Должно соблюдаться условие δ > 2А, где А – амплитуда колебаний рабочего торца волновода. В простейшем случае (рис.7.9, а) отключение ультразвука осуществляется размыканием контактов нажимным штифтом. Расстояние между контактом и штифтом соответствует заданной осадке, величина которой определяется при отработке режимов сварки. Статическое усилие действует до окончания сварочного цикла.

Рис.7.9. Сварка по схеме с фиксированной осадкой (а) и фиксированным зазором (б): 1 – преобразователь; 2 – волновод; 3 – свариваемый материал; 4 – нажимной штифт для отключения ультразвука; 5 – регулировочный винт-опора

При сварке изделий из мягких пластмасс толщиной 0,7-1,2 мм неконтролируемая деформация зоны сварки после выключения ультразвука может привести к существенному ухудшению внешнего вида и прочностных характеристик соединения.

С целью предотвращения такой деформации целесообразно обеспечить ограничение перемещения сварочной головки после выключения ультразвука за счет установки специального фиксатора или снятия статического давления без подъема сварочной головки.

Отличительным признаком схемы сварки с фиксированным зазором является отсутствие статического давления. Сварка происходит только за счет действия динамических усилий, возникающих при воздействии волновода на свариваемый материал. При этой схеме (рис.7.9, б) зазор между рабочим торцом волновода и опорой устанавливается таким, чтобы свариваемый материал деформировался только за счет смещения рабочего торца волновода. В результате воздействия волновода материал утоняется, а так как сварочная головка зафиксирована и не имеет возможности перемещаться в вертикальном направлении, контакт волновода с материалом нарушается и воздействие ультразвука на материал прекращается. Деформация свариваемого материала при схеме – сварка с фиксированным зазором – не превышает удвоенной амплитуды смещения волновода (Δ ≥ 2А) и выбирается в зависимости от исходной толщины свариваемого материала и его свойств.

Сущность способа дозирования подводимой энергии по кинетической характеристике состоит в том, что опора выполняется в виде датчика амплитуды, и отключение УЗ колебаний осуществляется вручную оператором или автоматически при соответствии электрического сигнала датчика-опоры минимуму амплитуды смещения.