جوشکاری , تست غیر مخرب و بازرسی جوش

جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی پلاستیک ها (Ultrasonic Plastic Welding ‎)
نویسنده : ابوذر کیانپور - ساعت ٢:٢٠ ‎ق.ظ روز شنبه ٢٦ فروردین ،۱۳٩۱
 

جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی پلاستیک ها (Ultrasonic Plastic Welding ‎): ‏
از حدود بیست سال قبل روش جوشکاری آلتراسونیک علاوه بر اتصال قطعات پلاستیکی به ‏یکدیگر برای اتصال فلزات به پلاستیک ها و همچنین اتصال مواد نا همجنس به یکدیگر ( که ‏درآن نوسانات التراسونیک نقش تسریع کننده واکنش اتصال رادارد ) مورد استفاده قرار ‏گرفته است . امروزه نیز این روش خود یک متد اساسی برای اتصال قطعات به یکدیگر به ‏حساب می آید . درجوشکاری آلتراسونیک حرارت لازم برای ذوب سطوح اتصال توسط ‏ارتعاشات فراصوتی تامین می شود . روش کار به این صورت است که ابتدا انرژی الکتریکی ‏در دستگاه مخصوصی به نوسانات مکانیکی با فر کانس زیاد تبدیل شده و سپس این نوسانات ‏توسط یک وسیله نوسان کننده ( بنام دماغه) به جسم منتقل می شود . انرژی نوسانی فوق از ‏قشرهای بالای قطعه ترموپلاستیکی عبور کرده و در سطح مشترک دو جسم متمرکز می شود ‏‏. ‏
در نتیجه این عمل حرارت لازم برای ذوب پلاستیک بوسیله اصطکاک حاصل از نوسان یک ‏سطح در مقابل سطح دیگر در موضع اتصال ایجاد می شود .‏
این حرارت سبب گداخته شدن مرز برجسته ای‎ ‎‏ که می توان آنرا عامل هدایت و تمرکز ‏انرژی نامید و نفوذ آن به داخل سطحی که به آن فشرده میشود ،می گردد .‏
باید توجه داشت که در حین عملیات بواسطه آنکه آزاد شدن انرژی تنها در نقطه اصطکاک ‏و یا موضع اتصال صورت می گیرد ، خود قطعه کاملا سرد باقی می ماند.جوشکاری ‏فراصوتی ترموپلاستیک ها با جوشکاری فراصوتی فلزات تفاوت دارد . ‏
این تفاوت ازآن جهت است که حرارت تولید شده در ترموپلاستیک برای رساندن آن به ‏دمایی بالاتر از نقطه ذوبش کافیست ، در صورتی که در فلزات چنین نیست . به همین علت ‏سطوح اتصال در این حالت بسیار تمیزو یکنواخت بوده ودر عین حال از لحاظ استحکام ‏درست مانند ماده زمینه هستند . نظر به اینکه نرخ انتقال نوسان در مواد مختلف متفاوت است ، ‏موفقیت یا عدم موفقیت در عملیات جوشکاری آلتراسونیک به میزان انتقال نوسان توسط ‏پلاستیک مورد اتصال بستگی زیادی دارد .‏
موادی که به طریقه آلتراسونیک قابل جوشکاری هستند عبارتند از : آکریلیک ها ،استال ها ، ‏پلی الفین ها ، پلی آمیده ها ، پلی کربنات ها ، پلی استیون ، پلی سولفون ،‏ABS،وغیره .لازم ‏به ذکر است که ضخامت مواد فوق باید از025/0 تا 254/0 میلیمتر باشد .‏
تجهیزات وابزارهای جوشکاری آلتراسونیک (فراصوتی ) :‏
تجهیزاتی که در جوشکاری آلتراسونیک پلاستیک ها مورد استفاده قرار می گیرند شامل ‏موارد زیر است :‏
‏1- منبع نیرو برای تبدیل جریان ‏HZ‏ 60 به جریان ‏HZ‏ 20000 ‏
‏2- مبدلی که جریان ‏HZ‏ 20000 را از منبع نیرو گرفته و آنرا به نوسانات مکانیکی با همان ‏فرکانس تبدیل کند .( ترانس دیوسری از جنس سرب ، زیرکونیوم ،تیتانیوم)‏
‏3- دماغه ای که :‏
الف: نوسانات دریافتی از مبدل را تشدید کرده و
ب : این نوسانات را از مبدل به ترموپلاستیک منتقل کند .‏
‏4- تایمر برای کنترل :‏
الف: زمان جوشکاری = زمانی که طول می کشد تا انرژی وارد قطعه کار شود .‏
ب : زمان نگه داشتن = زمانی که طی آن قطعه تحت فشار نگه داشته می شود .‏
‏5- پایه ای برای نگه داشتن دماغه به طوریکه در تماس با قطعه کار پلاستیکی باشد. ‏
‏6- گیره نگهدار قطعه کار .‏
به طور کلی برای تنظیم قطعات مورد اتصال و پیشگیری ازحرکت احتمالی آنها در حین ‏جوشکاری استفاده از گیره های نگهدارنده ضروری است . در صورتیکه قطعات را با گیره ‏محکم نکنیم بواسطه حرکت احتمالی شان توسط دماغه آسیب می بینند .باید توجه داشت که ‏عدم تساوی فشار بر روی قطعات مورد اتصال موجب ایجاد یک جوش نا مطلوب خواهد شد ‏‏.‏
دستگاهی که برای جوشکاری آلتراسونیک ترموپلاستیک ها مورد استفاده قرار می گیرد ، در ‏این دستگاه ولتاژ 115 یا 220 ولت برق ‏AC‏ به 20 کیلو هرتز انرژی الکتریکی تبد یل می ‏شود .‏
‏ این انرژی الکتریکی به کمک یک مبدل که در داخل دستگاه تعبیه شده است به انرژی ‏نوسانات مکانیکی تبدیل می شود ، سپس انرژی نوسانی قبل از آنکه به سطوح مورد اتصال ‏منتقل شود به دماغه می رسد و در آنجا تشدید می گردد . ‏
بر حسب موارد کاربرد دماغه ها می توان از طرح های مختلف آن استفاده نمود . سه نوع ‏اصلی دماغه عبارتند از : ‏
‏1- دماغه های استاندارد ‏
‏2- دماغه های غیر استاندارد
‏3- دماغه های کاهنده_افزاینده ‏
روش های جوشکاری آلتراسونیک :‏
روش های مختلف جوشکاری آلتراسونیک را می توان به دو گروه اصلی زیر طبقه بندی ‏کرد : ‏
‏1- جوشکاری اتصالی ‏
‏2- جوشکاری انتقالی ‏
مزایای استفاده از جوشکاری آلتراسونیک:‏
‏1- دراین فرآیند اتلاف حرارت بسیار کم بوده و درمواقعی که این مزیت اهمیت زیادی ‏داشته باشد این روش بسیار مفید است .‏
‏2- جوشکاری آلتراسونیک باسرعت زیاد را می توان بر موادی با ضخامت 025/0 تا254/0 ‏میلیمتر اعمال نمود .‏
‏3- این روش سبب ایجاد هیچگونه خرابی و تو رفتگی درقطعه نمی شود در مواردی که علائم ‏خرابی وتو رفتگی نباید به هیچ وجه در قطعه دیده شود ،اهمیت این فرآیند مشخص ترمی ‏شود .‏
‏4- در این فرایند امکان استفاده از سیستم های تمام اتوماتیک وجود دارد