U posljednjim vijestima predložena je i eksperimentalno potvrđena metoda projektiranja ultrazvučnog zavarivanja plastičnih traka velikih dimenzija s prorezima.Prvo, sirena za zavarivanje trake razumno je podijeljena u nekoliko jedinica tako da se konstrukcija sirene za zavarivanje s prorezima sa složenom strukturom transformira u konstrukciju jednostavne jedinice za zavarivanje.Zatim se spojni element uspoređuje s poluvalnim oscilatorom jednakog presjeka uzimajući u obzir spojne vibracije.Frekvencijska jednadžba spoja dobiva se korištenjem koncepta ekvivalentne mehaničke impedancije.
Na kraju je pomoću jednadžbe proučavan utjecaj broja utora, širine i duljine utora na vibracijske karakteristike zavarenih spojeva.Prema ovoj metodi dizajnirano je i strojno izrađeno nekoliko skupina velikih utora za traku.Eksperimentalni rezultati pokazuju da se izmjerene i teorijske vrijednosti rezonantne frekvencije zavarenih spojeva dobro slažu.
Kao što je prikazano na donjoj slici.Dužina, širina i debljina zavarivačkog roga su L, B i T.Pretpostavimo da je z os smjer pobude pretvarača.Na radnoj frekvenciji, pravokutni zavareni spoj će proizvesti uzdužne vibracije prvog reda u Z smjeru.Za spojeve zavarene trake mogu se usporediti L≥2T, B i L, tako da se poprečne vibracije zavarenih spojeva u smjeru X mogu zanemariti.
Budući da poprečna vibracija u smjeru y ima veliki utjecaj na uzdužnu vibraciju, obično se simulira prorezom.Sirena za zavarivanje podijeljena je na (n+1) jedinica ravnomjernim otvaranjem n utora u smjeru Y.Širina i duljina svakog utora su W odnosno L2, a utori su odvojeni od ulaznog i izlaznog kraja sire za zavarivanje l1 odnosno L3.Kako bi se osiguralo da je svaka jedinica potpuno jednaka, potrebno je otvoriti utore širine W /2 na oba kraja poprečne cijevi za zavarivanje.Stoga je svaka jedinica kalupa za zavarivanje složeni trapezoidni rog s pravokutnim presjekom.Pod pretpostavkom da je širina na oba kraja i u sredini svake jedinice D1 i D2, može se vidjeti iz gornjeg: L= L1 + L2 +L3
Zbog istog uzorka između elemenata, izlazna amplituda zavara također će vibrirati uzorak, a kada se kombinira, ultrazvučni rog će također imati ovaj uzorak, tako da će dizajn ultrazvučnog kalupa biti pojednostavljen na dizajn bilo kojeg element.Osim toga, relativno je ujednačen.Kako bi se učinkovito potisnule poprečne vibracije i osiguralo da sirena za zavarivanje ima fiksnu krutost, širina jedinice sire za zavarivanje podijeljena s utorom općenito je unutar!/ 8 ~!/ 4 (! je valna duljina uzdužnog vibracijskog načina prvog reda zavarivačke sirene), a idealna širina utora je oko!/ 25 ~!/20[7], broj utora zavarenih spojeva može se odrediti prema gore navedenim kriterijima.Budući da širina jedinice za zavarivanje u pravilu ne prelazi!PI /4, pa se može približno analizirati jednodimenzionalnom teorijom.Bilo koja jedinica za zavarivanje u jedinici 1 može se smatrati da se sastoji od tri pravokutne šipke jednakog presjeka.
Za rog za zavarivanje odabrana je aluminijska legura 7075 (Youngov modul E=7,17*1010N/M2 gustoća ρ=2820kg/m3, Poissonov omjer V=0,34).Jednadžbe (1) ~ (3) i (6) korištene su za izračun broja n, duljine L2 i širine W različitih utora.Kada se rezonantna duljina L sirene za zavarivanje trake mijenja sa širinom B, rezonantna duljina L sirene za zavarivanje trake mijenja se sa širinom B. Izračunata rezonantna frekvencija f=20kHz, L1=L3 radi jednostavnosti.Kada su duljina i širina proreza konstantne, rezonantna duljina se mijenja sa širinom zavarenog roga kada je broj proreza različit.L2 =60mm, W =10mm.Kao što se može vidjeti sa Sl.2, za rog za zavarivanje s prorezima prikazan na Sl.1, duljina rezonancije prvog reda manja je od duljine sirene za zavarivanje bez proreza izračunate prema jednodimenzionalnoj teoriji (126 mm), a duljina rezonancije sirene za zavarivanje raste s povećanjem širine sirene za zavarivanje, ali povećanje se postupno smanjuje.Osim toga, kada su rezonantna frekvencija i širina zavara konstantne, rezonantna duljina zavara smanjuje se s povećanjem broja utora.
Osim toga, tri zavarena spoja različite debljine obrađena su aluminijskom legurom 7075 (isti materijal kao gore).Zadana je debljina T ova tri zavarena spoja i izmjerena frekvencija harmonijskih vibracija FM.Kada je debljina zavarivačkog roga manja od četvrtine valne duljine (ovdje je 63 mm), odstupanje između izmjerene frekvencije i projektirane frekvencije je manje od 2%, što može zadovoljiti zahtjeve inženjerskih aplikacija.
Spoj duge trake za ultrazvučno zavarivanje plastike razumno je podijeljen na nekoliko jednakih elemenata, a frekvencijska jednadžba elementa spoja izvedena je metodom prijenosne matrice.Ako su širina i količina i veličina utora poznati, jednadžba se može koristiti za pogodno projektiranje spoja trake, čime se daje teorijska osnova za dizajn spoja trake.U ovom radu također se kroz primjere analizira utjecaj broja utora, širine i duljine utora na veličinu zavarenog spoja.Vidi se da ova metoda također ima određeni utjecaj na optimizacijski dizajn zavarenog spoja
Razdvojeni utor nakon analize vibracija sire za zavarivanje trake, sirena za zavarivanje može se podijeliti na tijelo krajnje jedinice i srednju jediničnu ćeliju, koristeći metodu metode prividne elastičnosti i učinak prijenosne linije, duljina četiriju različitih jedinica navedena je pojedinačno i smjeru frekvencijske jednadžbe visokog stupnja, frekvencijska jednadžba može se koristiti za projektiranje sire za zavarivanje duge šipke, ali je proces projektiranja kompliciran. Odabir nekih parametara ovisi o iskustvu i nije pogodan za inženjersku primjenu.U ovom radu zavareni spoj trake podijeljen je na nekoliko jednakih elemenata razumnim prorezima, a frekvencijska jednadžba elementa zavarenog spoja dobivena je metodom prijenosne matrice, što daje teorijsku osnovu za projektiranje zavarenog spoja trake.Dizajn ima jednostavan teorijski izračun i očito fizičko značenje, što pruža jednostavnu i laku metodu za inženjerski dizajn trake
spoj za zavarivanje.
Vrijeme objave: 17. ožujka 2022