Lisandite mõju ultraheli keevitamisele

Plastide omadused mõjutavad ultraheli keevitamise mõju. Plastide keevitatavus sõltub plastide nõrgenemisvõimest ultraheli vibratsiooni, sulamistemperatuuri ja selliste füüsikaliste omaduste suhtes nagu elastsusmoodul, löögikindlus, hõõrdetegur ja soojusjuhtivus. Üldiselt öeldes: mida raskem on plasttoode, seda lihtsam on seda keevitada. Kõvad plastid edastavad ultraheli energiat hõlpsalt, pehmed plastid aga summutavad energiat enne, kui see jõuab liigesepiirkonda. Plasttoodete kõvadus varieerub ka vastavalt ümbritseva õhu temperatuurile ja niiskusele. Sellele avaldavad suuremat mõju pigmendid, demonteerimisvahendid, klaasitäidised ja tugevduskiud.

1. Täiteainete ja tugevduste mõju ultraheli keevitamisele

Termoplastilised täiteained (klaas, talk, mineraalid) võivad ultraheli keevitamist parandada või pärssida. Kaltsiumkarbonaat, kaoliin, talk, alumiiniumhüdroksiid, orgaaniline täiteaine, ränidioksiid, klaaskera (wollastoniit) ja vilgukivi võivad vaigu jäikust suurendada ja kogu materjali (eriti poolkristalliliste plastide) ultraheliülekande toimivust parandada jõuab 20% -ni. Kui sisaldus on kuni 35%, võib liitekohtades olla ebapiisavalt termoplastilisi vaiku, mis nõuavad usaldusväärset gaasi sulgemist. Kui täiteaine jõuab 40% -ni, kogunevad kiud vuugipinnale ja termoplastilistest materjalidest ei piisa kindla ühenduse loomiseks. Pikad kiud võivad vormimisprotsessis koguneda, mille tulemuseks on energiat juhtivad ribid, mis sisaldavad klaasi protsentuaalselt rohkem kui maatriksmaterjal. Selle probleemi saab lahendada lühikeste klaaskiustäitete abil. Kui täiteaine sisaldus ületab 10%, põhjustavad paljude täiteainete abrasiivosakesed keevisliidete kulumist. Soovitatavad on titaaniga keevitatud terasest või tsementeeritud karbiidiga kaetud vuugid. Liiges piisavalt soojuse tootmiseks võib vaja minna ka suurema võimsusega ultraheli seadmeid.

2. Lisandite mõju ultraheli keevitamisele

Ehkki lisandid võivad parandada mitteväärismetalli põhjalikke omadusi või vormitavust, suurendavad need tavaliselt kvaliteetsete keevisliidete saamise raskusi. Tüüpiliste lisandite hulka kuuluvad plastifikaatorid, löögimuundurid, leegiaeglustid, värvained, määrdeained, vahutavad ained ja ringlussevõetud materjalid. Plastifikaatorid, kõrge temperatuuriga orgaanilised vedelikud või madala temperatuuriga sulatised suurendavad plasti painduvust ja pehmust ning vähendavad nende jäikust. Need vähendavad molekulidevahelist külgetõmmet polümeerides ja mõjutavad vibratsioonienergia edastamist. Tugevalt plastifitseeritud materjalid, näiteks etüleenvaik, on ultraheli energiaülekande keskkonnad väga halvad. Plastifikaatoreid peetakse tavaliselt sisemisteks lisanditeks, kuid aja jooksul migreeruvad nad pinnale, muutes ultraheli keevitamise peaaegu võimatuks. Metallilised plastifikaatorid on kahjulikumad kui Toidu- ja Ravimiamet (FDA) heaks kiitnud. Impulssmuundurid, näiteks kumm, vähendavad materjalide võimet ultraheli vibratsiooni edastada, nõudes sulamise saamiseks suuremaid amplituudid. Löögimuundur vähendab termoplastiliste materjalide arvu liideses, mõjutades sellega materjali keevitatavust. Põletamise pidurdamiseks või materjali põlemisomaduste muutmiseks lisatakse vaigule leegiaeglusteid, anorgaanilisi oksiide või halogeenitud orgaanilisi elemente nagu alumiinium, antimon, boor, kloor, broom, väävel, lämmastik või fosfor. Enamasti pole need keevitatavad. Leegiaeglustid võivad moodustada vähemalt 50% materjali kogumassist, vähendades osades joodetava materjali kogust. Nende materjalide keevitamisel on vaja kasutada tavalisest suurema amplituudiga suure võimsusega seadmeid ja muuta liigendi konstruktsiooni, et suurendada keevismaterjalide arvu liigeses. Pigmentide mõju ultraheli keevitamisele võib olla märkimisväärne. Enamik pigmente on anorgaanilised ühendid, kasutatud kontsentratsioon on tavaliselt 0,5% kuni 2%. Enamik värvaineid ei takista ultraheli energia edastamist. Kuid need vähendavad vuugil efektiivse joodetava materjali kogust. Titaandioksiid valgetes pigmentides on anorgaaniline aine, millel on keemiline inerts. See toimib määrdeainetena ja vähendab jootetust, kui seda kasutatakse üle 5%. Tahm takistab ka ultraheli energia edastamist. Kui plastik sisaldab värvaineid, võib olla vaja muuta protsessi parameetreid. Kui keevitusseadmetes toodetakse mittevärvitud osade abil tavalisi keevitatud värvilisi osi, võib värviliste osade keeviskvaliteet olla oluliselt madalam (keevisõmbluse tugevus on madal, rabedus on kõrge). Siiani pole pigmentide mõju mehhanism ultraheli keevitamisel kinnitatud. Näib, et pigmentide olemasolu mõjutab liigese kuumutamisrežiimi. Tavaliselt on värviliste osade keevitusaeg pikem kui mittevärviliste osade eeldatav aeg, mis võib lahendada keevisõmbluse madala kvaliteediga probleemi. Keevitusaega võib olla vaja suurendada vähemalt 50%. Pikem keevitusaeg võib aga avaldada kahjulikke tagajärgi, näiteks liigne keevitusvälk ja kahjustused keevitusliite all. Vormistatavate värviliste materjalide ultraheli keevitamise teostatavuse määramiseks soovitatakse vormitud proovid keevitada katsekeevitamise teel. Paljudes kaubanduslikes rakendustes pole keevistugevus ja vastupidavus põhinõuded. Alternatiivseks lahenduseks võib olla pigmentide kasutamine, mis ultraheli keevitamist oluliselt ei mõjuta. Sisemised määrdeained (vaha, tsinkstearaat, steariinhape, rasvhappeester) vähendavad hõõrdetegurit polümeerimolekulide vahel, mille tulemuseks on kütteväärtuse langus. Kuid nende madala kontsentratsiooni ja plastides hajutamise, mitte ristmikul kontsentreerumise tõttu on mõju tavaliselt minimaalne. Vahtmaterjal vähendab vaigu võimet energiat üle kanda. Sõltuvalt tihedusest katkestavad mikropoorses struktuuris olevad tühimikud energiavoolu erineval määral ja vähendavad liitealale jõudvat energiat. Kõvasti või erinevaid ringlussevõetud materjale sisaldavaid keevitusmaterjale tuleks hoolikalt hinnata. Parima keevitamise saavutamiseks on vaja kontrollida keevitatavate osade ringlussevõetud materjalide kvaliteeti ja kogust. Mõnel juhul võib olla vajalik 100% puhas tooraine.

3. Vabastusaine mõju ultraheli keevitamisele

Väline eraldusaine (tsinkstearaat, alumiiniumstearaat, karbofluorimine)