अल्ट्रासोनिक वेबिंग कटिंग और वेल्डिंग सिद्धांत का अनुप्रयोग

अल्ट्रासोनिक कटिंग और वेल्डिंग का सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक कटिंग और वेल्डिंग उद्योग में अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों का एक उप-क्षेत्र है, और इसके पर्यावरण के अनुकूल, कुशल और सौंदर्यपूर्ण विशेषताओं के कारण इसका उपयोग तेजी से व्यापक रूप से किया जा रहा है।

अल्ट्रासोनिक कटिंग और वेल्डिंग का सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक वेबिंग कटिंग और वेल्डिंग में 20-40 किलोहर्ट्ज़ की उच्च आवृत्ति वाली यांत्रिक कंपन का उपयोग किया जाता है, जो वेल्डिंग हेड के माध्यम से वेबिंग की संपर्क सतह पर ऊर्जा स्थानांतरित करती है। 1. ऊर्जा रूपांतरण: अल्ट्रासोनिक जनरेटर विद्युत ऊर्जा को उच्च आवृत्ति वाली यांत्रिक कंपन में परिवर्तित करता है, जिसे एम्प्लीट्यूड ट्रांसफार्मर द्वारा प्रवर्धित किया जाता है और फिर वेल्डिंग हेड तक पहुंचाया जाता है। 2. घर्षण से ऊष्मा का उत्पादन: वेल्डिंग हेड वेबिंग पर दबाव डालता है, जिससे वेबिंग के अंदर फाइबर के बीच उच्च आवृत्ति वाला घर्षण होता है, और तुरंत 500-1000℃ का स्थानीय उच्च तापमान उत्पन्न होता है। 3. समकालिक वेल्डिंग और कटिंग: उच्च तापमान वेबिंग फाइबर (जैसे नायलॉन और पॉलिएस्टर) को पिघला देता है, जबकि वेल्डिंग हेड का दबाव पिघले हुए हिस्से को संकुचित करके एक मजबूत वेल्ड परत बनाता है। यदि इसे एक विशिष्ट कटिंग एज वेल्डिंग हेड के साथ उपयोग किया जाता है, तो उच्च तापमान एक साथ वेबिंग को काट सकता है, जिससे एकीकृत "कटिंग + वेल्डिंग" प्राप्त होती है। 4. शीतलन और आकार देना: कंपन बंद होने के बाद, 0.1-0.5 सेकंड के लिए दबाव बनाए रखा जाता है, जिससे वेल्ड किया गया क्षेत्र तेजी से ठंडा और ठोस हो जाता है, और इस प्रकार कटिंग और वेल्डिंग प्रक्रिया पूरी हो जाती है। (न्यूमेटिक सिस्टम कुशनिंग प्रदान करते हैं, साथ ही कटिंग और वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान शीतलन और आकार देने को भी सुनिश्चित करते हैं।)

अल्ट्रासोनिक कटिंग और वेल्डिंग सिस्टम की संरचना

आमतौर पर इस्तेमाल होने वाली अल्ट्रासोनिक प्लास्टिक वेल्डिंग प्रणाली में तीन मुख्य घटक होते हैं: एक अल्ट्रासोनिक जनरेटर (इलेक्ट्रिकल बॉक्स), एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर (वाइब्रेटर), और एक अल्ट्रासोनिक मोल्ड (मोल्ड हेड, वेल्डिंग हेड, हॉर्न)।

अल्ट्रासोनिक जनरेटर (इलेक्ट्रिकल बॉक्स), अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर (वाइब्रेटर), अल्ट्रासोनिक मोल्ड (मोल्ड हेड, वेल्डिंग हेड, हॉर्न)

1. अल्ट्रासोनिक जनरेटर (इलेक्ट्रिकल बॉक्स): यह मुख्य विद्युत आपूर्ति को एक स्थिर उच्च-आवृत्ति, उच्च-वोल्टेज आउटपुट में परिवर्तित करता है।

2. अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर (ऑसिलेटर): एक ध्वनिक उपकरण जो ऊर्जा को परिवर्तित करता है, विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

3. एम्पलीफायर: ट्रांसड्यूसर के यांत्रिक कंपन के आयाम को पूर्व-निर्धारित लाभ अनुपात के माध्यम से बदला जाता है।

4. सांचे (वेल्डिंग हेड, हॉर्न): वेल्डिंग और कटिंग अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुसार विशिष्ट आयामों में अनुकूलित, और अल्ट्रासोनिक प्रणाली की अनुनाद आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ध्वनिक विशेषताओं के साथ डिज़ाइन किया गया। नीचे, मैं अनुप्रयोगों में पैरामीटर ट्यूनिंग की घटना को समझाने के लिए कई सूत्रों का उपयोग करूँगा।

ऊर्जा = आयाम * दाब * समय * स्थिरांक K = शक्ति * समय

ऊपर दिए गए सूत्रों से पता चलता है कि वेल्डिंग और कटिंग में, अल्ट्रासोनिक तरंग का आयाम (जिसे जनरेटर पर सेट किया जा सकता है), दबाव (वायु दाब या इलेक्ट्रिक सिलेंडर टॉर्क, साथ ही संरचनात्मक कठोरता और मजबूती), और तरंग उत्सर्जन समय वेल्डिंग और कटिंग के प्रभाव से सकारात्मक रूप से संबंधित हैं। दूसरे शब्दों में, यदि उत्पाद की कटिंग ठीक से नहीं हो रही है, तो इन मापदंडों को समायोजित करके सुधारा जा सकता है। क्या इसका मतलब यह है कि ये पैरामीटर जितने ऊंचे होंगे, उतना ही बेहतर होगा? बिलकुल नहीं!

पी = K∗A∗f∗δ, जहाँ P वेल्डिंग शक्ति को दर्शाता है, वाट में;

के यह एक स्थिरांक है जिसका मान पदार्थ के ध्वनि संचरण और ऊर्जा क्षय से संबंधित है। इसका अर्थ यह है कि हम आमतौर पर कहते हैं कि विभिन्न पदार्थों को आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अलग-अलग मापदंडों के सूक्ष्म समायोजन की आवश्यकता होती है।

ए यह वेल्ड कट के क्षेत्रफल को दर्शाता है, जिसे वर्ग मीटर (㎡) में मापा जाता है। यह वेल्ड कट की संपर्क सतह है, इसलिए कटिंग एज की लंबाई और कोण आमतौर पर इस क्षेत्रफल को निर्धारित करते हैं।

एफ यह अल्ट्रासोनिक आवृत्ति है, जिसका अर्थ है कि सैद्धांतिक रूप से, उच्च आवृत्तियों पर वेल्डिंग करना आसान होता है। हालांकि, ध्वनिक रूप से, आवृत्ति जितनी अधिक होगी, उतना ही बड़ा आयाम प्राप्त करना कठिन होगा; इसकी इकाई हर्ट्ज़ है।

डी यह आयाम को दर्शाता है, जिसे मीटर (m) में मापा जाता है। सैद्धांतिक रूप से, अधिक आयाम से बेहतर वेल्डिंग और कटिंग होती है। हालांकि, धात्विक पदार्थों का थकान जीवन आवृत्ति, पदार्थ के गुणों, तनाव, समय, दबाव और कठोरता से संबंधित होता है, और इसलिए अन्य मापदंडों से भी प्रभावित होता है।

अल्ट्रासोनिक कटिंग और वेल्डिंग के परिणामों को प्रभावित करने वाले छह कारक:

दबाव + समय + यांत्रिक संरचना + उत्पाद सामग्री + डिबगिंग

1. अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग दबाव

वेल्डिंग सतह पर उचित दबाव डालने से वेल्डिंग सामग्री प्रत्यास्थ अवस्था से प्लास्टिक अवस्था में परिवर्तित हो जाती है, जिससे आणविक अंतर्प्रसार को बढ़ावा मिलता है और वेल्ड से अवशिष्ट हवा बाहर निकल जाती है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड सतह की सीलिंग क्षमता बढ़ जाती है। यह दबाव आमतौर पर 0.5 एमपीए से अधिक नहीं होता है।

2. अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग/कटिंग का समय (तरंग उत्सर्जन समय)

पिघलने का उचित समय और पर्याप्त शीतलन समय अत्यंत आवश्यक है। एक निश्चित ऊष्मा उत्पादन के मामले में, अपर्याप्त समय से वेल्डिंग अधूरी रह जाएगी, जबकि अत्यधिक समय से वेल्ड की गई सतह विकृत हो जाएगी, स्लैग का रिसाव होगा और कभी-कभी वेल्ड न किए गए क्षेत्रों में गर्म धब्बे (रंग बदलना) बन जाएंगे। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि वेल्ड की सतह पर्याप्त ऊष्मा अवशोषित करे ताकि वह पूरी तरह पिघली हुई अवस्था तक पहुँच सके और पर्याप्त आणविक प्रसार और संलयन सुनिश्चित हो सके। साथ ही, वेल्ड को पर्याप्त मजबूती प्राप्त करने के लिए पर्याप्त शीतलन समय भी आवश्यक है।

3. अल्ट्रासोनिक आयाम

4. यांत्रिक संरचना

फ्रेम निर्माण की सटीकता और स्थिरता वेल्डिंग के प्रभाव को सीधे तौर पर प्रभावित करती है, खासकर कुछ सटीक उत्पादों के लिए, जहां यांत्रिक संरचना को उत्पाद की सटीकता से मेल खाना चाहिए।

5. उत्पाद सामग्री

वेल्ड किए जाने वाले भागों की सामग्री, उनकी संरचना, मोटाई और दबाव प्रतिरोध जैसे कारक भी वेल्डिंग के प्रभाव को सीधे तौर पर प्रभावित करते हैं।

6. उपकरण डिबगिंग

निष्कर्षतः, किसी उत्पाद से सर्वोत्तम अल्ट्रासोनिक कटिंग और वेल्डिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए, उपकरण की त्रुटि-समाधान भी एक महत्वपूर्ण गारंटी है। विभिन्न मापदंडों का लचीला मिलान और समायोजन तथा इंजीनियरों द्वारा साइट पर त्रुटि-समाधान महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।