प्लास्टिक की अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग

प्लास्टिक की अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग

मुख्य बिंदु

• इंटरफ़ेस पर विस्कोइलास्टिक हीटिंग — 20–40 kHz कंपन एनर्जी डायरेक्टर या शियर जोड़ को एक सेकंड से कम में पिघला देता है।
• अक्रिस्टलीय रेज़िन आसानी से वेल्ड होते हैं; अर्ध-क्रिस्टलीय रेज़िन को शियर जोड़, नियर-फ़ील्ड ज्यामिति और कड़े नियंत्रण की ज़रूरत होती है।
• निर्धारित विंडो के साथ कोलैप्स-दूरी मोड प्रोसेस को चलाने और वैलिडेट करने का मज़बूत तरीका है।
• सबसे तेज़ और सबसे सस्ती वेल्डिंग विधि, जो कणीय पदार्थ, हॉर्न के निशान और कंपन-संवेदी सामग्री से सीमित होती है।

प्लास्टिक की अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग

अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग थर्मोप्लास्टिक जोड़ने की एक प्रक्रिया है, जिसमें 20–40 kHz और 20–120 µm पीक-टू-पीक आयाम का यांत्रिक कंपन एक पुर्ज़े से होकर जोड़ के इंटरफ़ेस तक पहुँचता है, जहाँ विस्कोइलास्टिक और घर्षणजन्य ऊष्मा पॉलिमर की पतली परत को पिघलाती है, जो दाब में जमकर वेल्ड बनाती है। इसमें कोई विलायक, चिपकाने वाला पदार्थ या उपभोज्य शामिल नहीं होता।

स्टैक में एक पीज़ोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर होता है जो 20 kHz पर लगभग 20 µm देता है, 1:1.5 या 1:2.5 जैसे गेन वाला बूस्टर, और उसी आवृत्ति पर ट्यून किया गया हॉर्न, जो न्यूमेटिक या सर्वो बल से पुर्ज़े पर दबाव डालता है। 20 kHz बड़े पुर्ज़ों और अधिक शक्ति के लिए उपयुक्त है; 30–40 kHz छोटे, नाज़ुक या दिखावटी पुर्ज़ों के लिए, क्योंकि आयाम, तनाव और निशान कम होते हैं।

पॉलिमर विस्कोइलास्टिक होते हैं: चक्रीय विकृति का कुछ भाग हिस्टेरिसिस से ऊष्मा में बदलता है, जो सबसे छोटे अनुप्रस्थ काट पर केंद्रित होता है — एनर्जी डायरेक्टर की नोक या शियर-जोड़ का इंटरफ़ेरेंस — जहाँ पिघलना मिलीसेकंड में शुरू हो जाता है। हॉर्न की सतह से लगभग 6 mm के भीतर का जोड़ नियर-फ़ील्ड कहलाता है, उससे दूर फ़ार-फ़ील्ड। अक्रिस्टलीय रेज़िन कम हानि के साथ कंपन संचारित करते हैं और फ़ार-फ़ील्ड में वेल्ड होते हैं; अर्ध-क्रिस्टलीय रेज़िन और इलास्टोमर कंपन को अवमंदित करते हैं और केवल नियर-फ़ील्ड में भरोसेमंद ढंग से वेल्ड होते हैं।

सामग्री की उपयुक्तता

प्रोसेस पैरामीटर और जोड़ का डिज़ाइन

जोड़ का डिज़ाइन किसी भी सेटिंग से अधिक तय करता है। एनर्जी डायरेक्टर एक मिलान वाली सतह पर बना त्रिकोणीय रिब है, 60–90° अंतर्गत कोण और 0.2–0.6 mm ऊँचा, आधार लगभग ऊँचाई का दोगुना; अर्ध-क्रिस्टलीय रेज़िन के लिए 60° और ऊँचा सिरा चुनें, और पुर्ज़ों को स्टेप या टंग-एंड-ग्रूव से स्थित करें। शियर जोड़ में लिप और दीवार के बीच 0.2–0.4 mm रेडियल इंटरफ़ेरेंस, 30–45° लीड-इन, दीवार का लगभग 1.25 गुना वेल्ड गहराई, और हूप तनाव का प्रतिरोध करने वाला नेस्ट होता है। शियर जोड़ अर्ध-क्रिस्टलीय रेज़िन में सबसे मज़बूत और सबसे हर्मेटिक वेल्ड देते हैं।

अल्ट्रासोनिक वेल्ड की समस्या-निवारण

अल्ट्रासोनिक बनाम लेज़र, वाइब्रेशन और हॉट-प्लेट वेल्डिंग

साइकिल समय या टूलिंग लागत में अल्ट्रासोनिक को शायद ही कोई हरा पाता है, और बड़े, दिखावट-महत्वपूर्ण, इलेक्ट्रॉनिक्स वाले या कणीय-संवेदी पुर्ज़ों के लिए यह शायद ही सही होता है। थ्रू-ट्रांसमिशन लेज़र वेल्डिंग आम विकल्प है; इसे मिलान वाली रेज़िन जोड़ी (देखें लेज़र ट्रांसमिशन वेल्डिंग की व्याख्या और रेज़िन जोड़ी और कलरेंट चयन) और लगभग 0.1 mm के भीतर जोड़ की सतहें चाहिए, जबकि अल्ट्रासोनिक कमज़ोर फ़िट और किसी भी रंग को सहन करता है। Sabreen लेज़र वेल्डिंग प्रोसेस को इंजीनियर करता है, कोई उपकरण नहीं बेचता, और किसी की सिफ़ारिश से पहले यही तुलना लागू करता है।

अल्ट्रासोनिक वेल्ड का विनिर्देश और वैलिडेशन

ड्रॉइंग पर “अल्ट्रासोनिक वेल्ड करें” कुछ निर्दिष्ट नहीं करता। एक प्रदर्शन आवश्यकता, एक इन-प्रोसेस विंडो और इस बात का प्रमाण बताएँ कि विंडो वह प्रदर्शन देती है।

• मज़बूती। असेंबली पर पुल स्ट्रेंथ, या सामग्री-जोड़ी स्क्रीनिंग के लिए AWS G1.2M/G1.2 I-बीम स्पेसिमेन; अक्रिस्टलीय नियर-फ़ील्ड वेल्ड मूल सामग्री की मज़बूती का 70–100% पाते हैं। न्यूनतम मान और विफलता का तरीका बताएँ।
• बर्स्ट और लीक। न्यूनतम बर्स्ट दाब और संख्यात्मक प्रेशर-डिके या हीलियम लीक सीमा, न कि “कोई लीक नहीं”। 2 mm की चूक वाला मज़बूत वेल्ड भी लीक करता है।
• कोलैप्स विंडो। उदाहरण के लिए 0.35 ± 0.05 mm, ऊर्जा और पीक पावर को द्वितीयक सीमाओं के रूप में हर साइकिल में लॉग करते हुए; विंडो से बाहर के पुर्ज़े अस्वीकृत।
• IQ/OQ/PQ। ISO 13485 और FDA क्वालिटी सिस्टम रेगुलेशन के अंतर्गत: IQ वेल्डर, स्टैक, फ़िक्स्चर और मापे गए आयाम की पुष्टि करता है; OQ आयाम, बल और कोलैप्स पर डिज़ाइन्ड एक्सपेरिमेंट से विंडो का नक्शा बनाता है; PQ उत्पादन ऑपरेटरों और रेज़िन के साथ नाममात्र पर तीन लॉट चलाता है। किसी भी हॉर्न, बूस्टर या रेज़िन बदलाव के बाद पुनः क्वालिफ़ाई करें; DVS 2216 जोड़ के डिज़ाइन को कवर करता है।

संबंधित शब्द और पठन सामग्री

• प्लास्टिक की लेज़र वेल्डिंग
• थ्रू-ट्रांसमिशन लेज़र वेल्डिंग
• लेज़र वेल्डिंग सेवाएँ
• लेज़र ट्रांसमिशन वेल्डिंग की व्याख्या
• रेज़िन जोड़ी और कलरेंट चयन
• क्लियर-टू-क्लियर लेज़र वेल्डिंग

उत्पादन में इसका उपयोग

The Sabreen Group अल्ट्रासोनिक व लेज़र वेल्डिंग प्रोसेस विकास, जोड़ के डिज़ाइन और वेल्ड वैलिडेशन के लिए स्वतंत्र इंजीनियरिंग सहायता प्रदान करता है। यदि आप कोई प्रोसेस निर्दिष्ट कर रहे हैं, किसी सामग्री को क्वालिफ़ाई कर रहे हैं या उत्पादन की समस्या सुलझा रहे हैं, तो हमारी इंजीनियरिंग सेवाएँ टीम सहायता कर सकती है। अपने अनुप्रयोग पर चर्चा के लिए हमसे संपर्क करें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या मुझे 20 kHz पर वेल्ड करना चाहिए या 40 kHz पर?

लगभग 50 mm से बड़े पुर्ज़ों, मोटी दीवारों, अर्ध-क्रिस्टलीय रेज़िन और फ़ार-फ़ील्ड जोड़ों के लिए 20 kHz चुनें, जिन्हें अधिक आयाम और शक्ति चाहिए। छोटे, पतली दीवार वाले या दिखावटी पुर्ज़ों और इलेक्ट्रॉनिक्स वाली किसी भी चीज़ के लिए 30–40 kHz चुनें: आयाम और संचारित तनाव आधे हो जाते हैं, निशान घटते हैं, और हॉर्न आधी लंबाई का होता है।

क्या पॉलीप्रोपिलीन और अन्य अर्ध-क्रिस्टलीय प्लास्टिक को अल्ट्रासोनिक वेल्ड किया जा सकता है?

हाँ, पर संकरी विंडो के साथ। वे कंपन को अवमंदित करते हैं, इसलिए जोड़ हॉर्न से लगभग 6 mm के भीतर और 60–120 µm आयाम पर होना चाहिए, और वह ABS के 90° डायरेक्टर के बजाय शियर जोड़ या तीखा 60° डायरेक्टर होना चाहिए। उनका तीखा गलनांक होल्ड बल को अधिक महत्वपूर्ण बनाता है।

वेल्ड पुल टेस्ट पास कर लेता है फिर भी लीक क्यों करता है?

क्योंकि मज़बूती और निरंतरता अलग बातें हैं। पुल टेस्ट पूरे वेल्ड का औसत लेता है और जोड़ का 90% सही होने पर पास हो जाता है, जबकि मुड़े पुर्ज़े या असमतल हॉर्न से हुई एक 2 mm की चूक लीक करती है। लीक को संख्यात्मक सीमा के रूप में निर्दिष्ट करें, कोलैप्स मोड चलाएँ ताकि अधूरे वेल्ड वाले पुर्ज़े अस्वीकृत हों, और लीक एक जगह जमा हों तो हॉर्न की समांतरता जाँचें।

लेज़र वेल्डिंग कब बेहतर विकल्प है?

जब पुर्ज़ा दिखावट के लिहाज़ से महत्वपूर्ण हो, इलेक्ट्रॉनिक्स रखता हो, कणीय-मुक्त द्रव पथ चाहिए, सीम लंबी या त्रि-आयामी हो, या हॉर्न की पहुँच से बाहर हो। लेज़र में कंपन, हॉर्न के निशान या कणीय पदार्थ नहीं होते, पर इसकी कीमत है अधिक पूँजी, मिलान वाली रेज़िन जोड़ी और लगभग 0.1 mm के भीतर जोड़ की सतहें। साइकिल समय और लागत में अल्ट्रासोनिक अब भी जीतता है।

---