Что такое ультразвуковой волновод
В наше время все большую долю в промышленности занимает производство пластика и других полимерных материалов. Не только окружающие нас бытовые предметы, но даже ряд комплектующих и деталей автомобилей и другой техники в значительной своей части сделаны из пластика. Изделия из этого материала легче, дешевле и обладают рядом других преимуществ. В связи с этим разработка новых и усовершенствование уже известных способов производства и обработки полимерных изделий приобрело огромное значение. В частности, чрезвычайно актуальным является вопрос эффективного соединения пластиковых деталей между собой.
Метод ультразвуковой сварки начал разрабатываться еще в середине 20 века, однако только в последние годы он получил широкое распространение. Эта инновационная технология, позволяющая надежно соединять пластик, на сегодняшний день является экономически выгодной и, следовательно, – перспективной.В отличие от более традиционных способов соединения, данный метод не требует применения дополнительных материалов, таких как клей, припой и заклепки. Что немаловажно, эксперименты показали, что прочность соединения в результате сварки почти не уступаетпрочности самого материала соединяемых деталей.
Наряду с ультразвуковым генератором и преобразователем ультразвука, волновод является одним из трех основных компонентовустройства ультразвуковой сварки.Именно он является рабочим инструментом, который передает свариваемым заготовкам ультразвуковые колебания, которые преобразуются из электрической энергии. Вибрация очень высокой частоты воздействует на молекулярное устройство свариваемых деталей
, что приводит к нагревуи плавлению пластика в месте контакта волновода с материалом. Важной особенностью работы волновода является его низкое энергопотребление, из чего следуют такие преимущества ультразвуковой сварки как малый нагрев, экономичность и безопасность.
Проектирование ультразвукового волновода
Проектирование ультразвукового волновода – это сложный процесс, требующий детальных расчётов и, как правило, осуществляемый при помощи компьютерных моделирующих программ. От точности расчетов зависит то, насколько хорошо будут минимизированы частотные искажения и потери в мощности,насколько эффективным будет сварка и насколько долговечным будет результат. Необходимо будет точно рассчитать не только частотные параметры, но и сварочное давление, расстояние от волновода до точки сваркии многие другие показатели.
Технически весь процесс проектирования можно разделить на три этапа. В первую очередь рассчитываются геометрические параметры, среди которых диаметр, резонансная длина и расстояние до нулевой точки. Затем, с учетом найденных значений, приступают к созданию чертежа, который должен отразить все мельчайшие особенности проектируемого волновода. Третий этап представляет собой проверку, для чего трехмерная модель, созданная на базе чертежей, загружается в аналитическую программу. В ходе данного модельного эксперимента происходит наблюдение, каким образоми на какой частоте вибрирует волновод. Колебания волновода должны отвечать определенным требованиям. В противном случае происходит возврат к первому этапу проектирования: геометрические параметрыподвергаются корректировке, после чего весь процесс повторяется.
Результаты проверок сводятся воедино посредством таблиц и графиков, в результате анализа которых определяются оптимальные параметры для максимально эффективной работы сварочного устройства.