プラスチック超音波溶接のエネルギー変換メカニズム

プラスチック超音波溶接のエネルギー変換メカニズム

超音波の定義：

超音波とは、人間の聴覚が受け入れることができる周波数範囲を超える音波を指します。 人間の可聴能力は20Hzから20KHzの間です。 したがって、一般的に、周波数が20KHzを超えるすべての音波は超音波と呼ばれます。 しかし、産業用途では、特殊なプロセス要件を満たすために、音波周波数は10KHz（超音波乾燥機など）、15KHz（プラスチック超音波溶接機など）よりも低く、これらは習慣的に超音波とも呼ばれます。 超音波周波数の上限は通常100KHz以内ですが、非破壊検査システムでは5000KHzまであります。 全体として、業界は通常、さまざまな媒体で生成および使用されるエネルギーを伝導に使用し、さまざまな機能および効果の変動は、総称して超音波と呼ばれるさまざまな媒体の特性の違いによって生成されます。

超音波溶接の原理：

音波は超音波溶接ヘッド（HORN）によってプラスチック加工対象物に伝達され、振動は毎秒15〜30KHZ、振幅は約4〜5umです。 プラスチック部品の接合面には約20〜30umの高周波振動が発生します。 このようにして、金属工具の溶接ヘッドの端での最大瞬間速度は4m / sに達する可能性があります。 この高周波のドキドキがプラスチックの表面に作用し、応力が高い場所で強い摩擦熱が発生するため、界面の溶融プラスチックが結合します。 、溶接を実現するために。

超音波溶接エネルギー変換のメカニズム：

超音波溶接プロセスでは、接合部でのエネルギー変換は、主に超音波の機械的エネルギーを熱エネルギーに変換してプラスチックを溶融することを指します。 このエネルギー変化は、接合部表面の温度変化に直接影響し、接合部の品質に影響を与えます。 超音波溶接プロセスは複雑であるため、溶接プロセスの研究はまだ不十分であり、その溶接メカニズムについては多くの説明があります。

現在、プラスチック超音波溶接の溶融メカニズムについては、主に次の2つの見方があります。

1）摩擦振動機構。 超音波が2つの溶接物に作用すると、プラスチック粒子が超音波によって励起され、圧縮と減圧が交互に繰り返され、溶接物の接触面が振動によって摩擦を発生すると考えられています。 振動周波数は超音波の周波数です。 このとき、機械的仕事は熱に変換され、溶接面の温度が溶けるまで上昇し、最終的に溶接継手が形成されます。

2）応力-ひずみエネルギー貯蔵および変換メカニズム。 プラスチックは粘弾性体と考えられています。 超音波がその中で伝播すると、プラスチック粒子の応力とひずみが異なり、エネルギー損失が発生します。これは熱に変換されて溶接部の表面を溶かし、接合部を形成します。