muanyagok-ultrahangos-hegesztese-10

7/30/2019 muanyagok-ultrahangos-hegesztese-10

1/7

A MANYAGOK ELLLTSA S FELDOLGOZSA

M anyagok ultrahangos hegesztseTrgyszavak: m anyagok; ultrahangos hegeszts;

hegeszt berendezsek; hegeszt fej anyagai;gyakorlati pldk.

A m anyagok ultrahangos hegesztse ( 1. bra ) vek ta hasznlatoskorszer technolgia. A h re lgyul m anyagok hegesztse sorn a rezgsi

energia (a) elnyelse, illetve annak a msik darabtl val visszaver dse, va-lamint a fellp srldsi h miatt a ktsi hely krnyke felmelegszik. A fg-g leges rezgsek hatsra az anyag helyileg megolvad, s igen rvid id alatt ltrejn az oldhatatlan kts. Ennek el felttele, hogy a munkadarabok olva-dsi h mrsklete kzel azonos legyen. A heg min sge az lland, jl sza-blyozhat s a heg kis terletre kiterjed energiatvitelnek ksznhet enigen egyenletes. Optimlis eredmny elrse rdekben a darabok clfellett(c) megfelel mdon el kell kszteni az ultrahangos hegesztsre, tovbb azenergiatad (b) s a befog (d) egysgek alakjt a kvnt heg negatvjakntszksges kialaktani.

Az ultrahangos hegeszt kszlk (2. bra ) f egysgei az ultrahang-genertor, ultrahangos hegeszt , ultrahangos talakt rendszer.

Ultrahang-genertor Az ultrahang-genertor AC feszltsggel m kdik (220110V), szinusz-

hullm jelet generl 2040 kHz frekvenciatartomnyban. A m anyag-hegesztshez hasznlatos genertorok nem klnbznek az ultrahangosfmhegesztshez hasznlt genertoroktl. A fejlett ultrahang-genertorok tar-talmaznak egy automata belltrendszert az talakt s a genertor kapcso-latnak optimalizlsra, mg arra az esetre is, ha az elektromos s/vagy me-chanikus tulajdonsgok megvltoznak a hegesztsi folyamat kzben (pl. aszonotrda hozztapad a munkadarabhoz, s ezltal nagy er k lpnek fel;vagy az talakt egysg frekvencija megvltozik a hossz hegesztsi id , ill.a szonotrda nagy ciklusszm miatt fellp felmelegedse miatt).


2/7

a) ultrahangos oszcillci

b) szonotrda

c) hegesztend darabok

d) ll

1. bra Az ultrahangos m anyaghegeszts elve

M anyagok hegesztsekor a kts felengedsnek elkerlse rdekbens a megfelel szilrdsg elrshez a darabokat hegeszts utn egytt kell tartani egy n. utntartsi ideig. A fmek ultrahangos hegesztsnl ez lta-lban nem szksges, ennek ellenre tancsos belltani egy rvid (kb. 0,02s) id t, hogy a munkadarab fellazul rszecski ne tapadjanak hozz aszonotrdhoz. Igen fontos, hogy a belltott amplitd ne vltozzk a hegesz-ts sorn.

A konverter A tpegysg ltal el lltott magas frekvencij elektromos energit a

konverter alaktja t azonos frekvencij mechanikus rezgsekk. A konverter

lelke az lomcirkontitnium tvzet piezoelektromos elem, amely vlta-koz feszltsg hatsra periodikusan kitgul/sszehzdik. A konverter ele- jn egy axilis irny mechanikai rezgs rzkelhet . Az amplitdja ltalbantl kicsi ahhoz, hogy hasznlni lehessen, ezrt er st vel kell felszerelni. A pi-ezoelektromos konverter hatsfoka igen magas. A kis vesztesgek, amelyek akonverzi sorn keletkeznek, a konverter h mrskletnek emelkedsbennyilvnulnak meg. A konverter h mrsklete nem emelkedhet 60 C fl (ame-lyet egy kontaktponton mrnek). A tlmelegeds a konverterben, az er st -


3/7

ben, a fejben s a genertorban is krt tehet, ezt tbbnyire automatikus visz-szacsatolssal jelzi a berendezs.

tpegysg 50/60 Hz

20-40 kHz

konverter

kontakt pont

er st

A

hegeszt fej

fixttra

2.bra Az ultrahangos m anyaghegeszt berendezs felptse

Az er st A hegeszt fejen jelentkez rezgsamplitd az egyik legfontosabb t-

nyez az ultrahangos hegesztsnl. A fej geometriai formjnak illeszkedniekell a hegesztend trgy formjhoz. A helyes amplitd megtallsa gyakrannehz. Az er st a konverter amplitdjt er sti fel adott arnyban. Az er s-tsi/csillaptsi tnyez t a megfelel arnyban adjk meg. Az arnyt sznk-dokkal jellik, s numerikus rtkkel ltjk el (A). Erre pldkat az1. tblzat tartalmaz.


4/7

1. tblzatSznkdok

Cskkent /er st Szn Anyag Er st Szn Anyag

1 : 0.5 kk alumnium 1 : 1 zld alumnium1 : 0.6 lila alumnium 1 : 1.5 srga alumnium

1 : 2 fehr titnium1 : 2.5 fekete titniumMs arnyok kln krsre.1 : 3 barna titnium

A hegeszt fej (szonotrda)

A szonotrda flhullm hosszsg, rezonancira kpes fmdarab,amely a mechanikai er st t l rkez ultrahangos rezgseket tovbbtja a he-geszt fejhez. A szonotrda titnbl kszlt, 40 kHz-en rezg eszkz.

A hegeszt fej az az eszkz, amely a konverter ltal el lltott ultrahangenergijt intenzv rezgs formjban tadja a hegesztend trgynak. Amg afej a m anyag hegesztsnl fgg leges, a fmhegesztsnl jellemz en vz-szintes utat tesz meg. Mivel a munkadarabok klnbz formjak lehetnek, ahegeszt fejnek is kln kvetelmnyeknek kell megfelelni. Kltsgtakarkosmegolds sznes termkskla vagy nagy sorozatok gyrtsakor , ha nemaz egsz hegeszt fejet cserlik, csupn a hegeszt cscsot.

Fontos tudni, hogy a fej egy akusztikus test, amelyet a rezonns frekven-cira hangoltak, ezrt nem szabad megvltoztatni az alakjt! A fej geometriaialakjnak olyan egyszer nek kell lennie, amennyire csak lehet. Az alakjn k-vl ms fontos tnyez ket is figyelembe kell venni:

a szonotrdt 20 000 Hz-es ( 50 Hz) rezonanciafrekvencira kell fel-hangolni 20 C-on. M kds kzben +150Hz/250Hz t rs engedhet meg,

ahhoz, hogy a fej helyesen rezegjen, gy kell megtervezni, hogy azrintkez felleten mozogjon axilis irnyban annyira, amennyire csaklehet. A cl az, hogy olyan lehet legnagyobb impulzusokat hozzanakltre a fej felletn, amelyek tadhatk a hegesztend trgynak,

a fej amplitdjt a tervezse hatrozza meg. A fejek tervezshez is-merni kell a klnbz anyagok terhelsi kapacitsait.

A hegeszt fej anyagai A fejek kizrlag specifikusan nagy szilrdsg anyagokbl kszlnek,

nevezetesen nagy szilrdsg alumniumbl, titnbl s acltvzetekb l. Az


5/7

anyagvlaszts legf kppen a szndkolt felhasznlstl fgg. Az anyagv-lasztst klnbz tnyez k befolysoljk:

a fejanyag szilrdsga, az elrend amplitdt figyelembe vve, az anyag felleti min sge s a felletkezelsi karakterisztikk, az ultrahangvezet kpessg, a fejanyag h vezet tulajdonsgai. Az emltetteken kvl figyelembe kell venni, hogy a fej jelent s mechani-

kai terhelsnek van kitve. Ezrt nagyon fontos, hogy a fejet gy tervezzkmeg, hogy a m anyag munkadarabot optimlis krlmnyek kztt lehessensszehegeszteni. A fej felletn olyan bevonat is lehet, amely a koptat hat-s m anyagok ellen vd, s hosszabbtja a fej lettartamt. A szksges el-mleti s gyakorlati tuds nlkl legyrtott szonotrdkkal elgtelen s rosszhegesztsi eredmnyeket lehet csak elrni, ezrt a termkek min sge isgyenge marad.

Befogs A befog (fixtra,3. bra ) tbbfle clt szolgl: a munkadarabot ugyanabban a helyzetben tartja a hegesztsi m velet

alatt, egyszer sti az sszelltsi eljrst (tbb alkatrsz sszeptse), pozitv hatsa van az ultrahanghegeszts akusztikus m veletre, megakadlyozza a hegesztend trgy felletnek srlst.

d d 1

h 1

h

d

3. bra A fixtra

Gyakorlati alkalmazsok A m anyagok ultrahangos hegesztsvel kszlt gyrtmnyokkal szm-

talan terleten lehet tallkozni. Ilyen az autipar (kbelkorbcsok hegesztse,


6/7

a biztonsgi v rgzt csatjnak s a fnyszr vd burknak hegesztse), agyermekjtkok, a biztonsgi eszkzk, pl. a buksisak, az lelmiszeriparicsomagolanyagok hegesztse (dobozok, dt s poharak, bevsrl szaty-rok).

Az ultrahangos m anyaghegeszt gpeknek ismertebb gyrti a RincoUltrasonics, a Branson, az Amtech, a Stapla cg.

Kri-Horvth Attila

Dave Prouse, D.; Kispeti, Z.: Az ultrahangos hegeszts gyakorlati alkalmazsa. = El ads,Esztergom, 2002. mjus 6.

MANYAG S GUMI a Gpipari Tudomnyos Egyeslet,a Magyar Kmikusok Egyeslete

s a magyar m anyag- s gumiipari vllalatokhavi m szaki folyirata

A 2005. februri tartalmbl:K 2004: jv kp innovci zlet IV. M anyagok

a gy ztesek is ezt vlasztjk

j m anyagipari segdberendezsek a K 2004killtson

Polimerek a jobb letmin sgrt: tet t l talpig jkzrzetre hangolva

Szerkeszt sg: 1371 Budapest, Pf. 433.

Telefon: (36-1) 201-7819, 201-2011/1451Telefax: (36-1) 202-0252


7/7

Rviden

Tbbrteg , kis tereszt kpessg zemanyagtartly

A zr kibocsts gpkocsira vonatkoz szigor kaliforniai rendelet, aPZEV (partial zero emission vehicle) betartshoz a Atofina m anyaggyrt(Prizs) s a TI Automotive (Warren, MI, USA, kutatrszlege Rastatt, N-metorszg) benzinkeverkeket el llt cg 2003-ban kzsen fejlesztett kiegy tbbrteg zemanyagtartlyt. A hat rteg a kvetkez anyagokbl plfel: Finathene PE-HD /visszanyert hulladk/Orevac poliolefin-maleinsavanhidridkapcsolanyag/Soarnol EVAl/Orevac/Orgalloy PA-PO tvzet. Ennek a szer-kezetnek nagyon kicsi a gztereszt kpessge, amelyet a kt zrrtegnek:az EVAl magnak s a PA/PO bels felletnek ksznhet. Az Orgalloy folyto-nos akadlyt kpez mg a hegesztsi helyeken is, ott ahol az egyszeres

zrrtegben a folytonossg megszakad. A TI Automotive Permblok AS6 n-ven szabadalmaztatta ezt a tartlyt, az els t, amely kielgti a PZEV el rst.El relthatlag mr 2004-ben lesz olyan gpkocsi, amelybe ezt ptik be.

(Modern Plastics International, 34. k. 9. sz. 2004. p. 16.)

Vrszllt h t doboz Az emberi vr szlltsakor 24 C-os krnyezetben sem emelkedhet a fo-

lyadk h mrsklete 48 C fl. Ennek a kvetelmnynek a kielgtsreajnlja a BASF Neopor mrkanev habostott polisztiroljt , illetve az ebb l aStoropack cgnl ksztett h t ldt. Az apr fekete Neopor gyngyketezstszn habtmbkbe foglaljk. Az alapanyagba kevert infravrs abszor-ber s visszaver anyag cskkenti a hab h vezetst.

A MonoTripleBox nev h t ldt a Storopack s az orvosi termkeketgyrt deltaT (Giessen) cg kzsen fejlesztette ki. A kt flb l ll, 6580mm vastag habbl ksztett dobozba 13 db szablyozott h mrsklet rekesz helyezhet be, s ezek kz teszik a vrt vagy a vrplazmt tartalmazzacskkat. A rekeszek klnleges sznhidrogn h t kzeget tartalmaznak,ennek segtsgvel a szllts alatt lland h mrskleten tarthat a vr. Ilyencsomagolsban 25 C-os kls h mrsklet mellett 24 ra alatt sem emel-kedik a ksztmny h mrsklete 28 C fl.

Az emberi vr s szervek szlltsa egyre fontosabb szerepet jtszik azegszsggyben. Nmetorszgban jelenleg kb. 11 500 ember vrakozikszervtltetsre. venknt 4 milli egysg vrksztmny szksges a transz-fzkhoz s opercikhoz. (Tovbbi informcik: www. basf-ag.de)

(Plastics Engineering EUROPE, 2. k. 2. sz. 2004. jn. p. 5.)

Documents

muanyagok-ultrahangos-hegesztese-10