W ostatnich doniesieniach zaproponowano i zweryfikowano eksperymentalnie metodę projektowania wielkogabarytowego zgrzewania ultradźwiękowego złącza szczelinowego z tworzywa sztucznego.Po pierwsze, róg spawalniczy taśmowy jest rozsądnie podzielony na kilka jednostek, dzięki czemu projekt szczelinowego rogu spawalniczego o złożonej strukturze zostaje przekształcony w projekt prostego zespołu rogu spawalniczego.Następnie element złączny porównuje się z oscylatorem półfalowym o równym przekroju uwzględniającym drgania sprzężenia.Równanie częstotliwości złącza uzyskuje się za pomocą koncepcji równoważnej impedancji mechanicznej.
Na koniec za pomocą równania zbadano wpływ liczby, szerokości i długości szczeliny na charakterystykę drgań złączy spawanych.Zgodnie z tą metodą zaprojektowano i obrobiono kilka grup rowków o dużych rozmiarach.Wyniki eksperymentalne wskazują, że wartości zmierzone i teoretyczne częstotliwości rezonansowej złączy spawanych są zgodne.
Jak pokazano na poniższym rysunku.Długość, szerokość i grubość tuby spawalniczej to odpowiednio L, B i T.Przyjmij oś z jako kierunek wzbudzenia przetwornika.Przy częstotliwości roboczej prostokątne złącze spawane będzie wytwarzać drgania wzdłużne pierwszego rzędu w kierunku Z.W przypadku zgrzewanych złączy taśmowych można porównać L≥2T, B i L, tak więc drgania poprzeczne złączy zgrzewanych w kierunku X można pominąć.
Ponieważ drgania poprzeczne w kierunku y mają duży wpływ na drgania wzdłużne, są one zwykle symulowane przez szczelinowanie.Róg spawalniczy jest podzielony na jednostki (n+1) poprzez równomierne otwarcie n szczelin w kierunku Y.Szerokość i długość każdej szczeliny to odpowiednio W i L2, a szczeliny są oddzielone od końcówek wejściowych i wyjściowych tuby spawalniczej l1 i L3, odpowiednio.Aby upewnić się, że każda jednostka jest całkowicie równa, rowki o szerokości W/2 powinny być otwarte na obu końcach poprzecznego rogu spawalniczego.Tak więc każda forma spawalnicza jest złożonym trapezowym rogiem o przekroju prostokątnym.Zakładając, że szerokość na obu końcach i w środku każdej jednostki wynosi D1 i D2, widać to z góry: L= L1 + L2 +L3
Ze względu na ten sam wzór między elementami, amplituda wyjściowa spoiny będzie również wibrować wzór, a po połączeniu, róg ultradźwiękowy również będzie miał ten wzór, dzięki czemu konstrukcja formy ultradźwiękowej zostanie uproszczona do projektu dowolnego element.Ponadto jest stosunkowo jednolita.Aby skutecznie wytłumić drgania poprzeczne i zapewnić stałą sztywność tuby spawalniczej, szerokość modułu tuby spawalniczej podzielona przez rowek jest ogólnie dostępna!/ 8 ~!/ 4 (! Jest długością fali trybu drgań wzdłużnych pierwszego rzędu tuby spawalniczej), a idealna szerokość szczeliny wynosi około!/ 25 ~!/20[7] liczbę rowków złączy spawanych można określić według powyższych kryteriów.Ponieważ szerokość tuby spawalniczej generalnie nie przekracza!PI /4, więc można go w przybliżeniu analizować za pomocą teorii jednowymiarowej.Dowolny zespół spawalniczy w zespole 1 można uznać za składający się z trzech prostokątnych prętów równoprzekrojowych.
Do spawania wybrano stop aluminium 7075 (moduł Younga E=7,17*1010N/M2 gęstość ρ=2820kg/m3, współczynnik Poissona V=0,34).Do obliczenia liczby n, długości L2 i szerokości W różnych szczelin wykorzystano równania (1) ~ (3) i (6).Gdy długość rezonansowa L tuby do zgrzewania taśm zmienia się wraz z szerokością B, długość rezonansowa L tuby do zgrzewania taśm zmienia się wraz z szerokością B. Dla uproszczenia obliczona częstotliwość rezonansowa f=20kHz, L1=L3.Gdy długość i szerokość szczeliny są stałe, długość rezonansu zmienia się wraz z szerokością rogu spawalniczego, gdy numer szczeliny jest inny.dł.2=60mm, szer.=10mm.Jak widać na FIG.2, dla szczelinowej tuby spawalniczej pokazanej na FIG.1, długość rezonansowa pierwszego rzędu jest mniejsza niż długość nierowkowanego rogu spawalniczego obliczona zgodnie z teorią jednowymiarową (126 mm), a długość rezonansowa rogu spawalniczego wzrasta wraz ze wzrostem szerokości rogu spawalniczego, ale wzrost stopniowo maleje.Ponadto, gdy częstotliwość rezonansowa i szerokość spoiny są stałe, długość rezonansowa spoiny maleje wraz ze wzrostem liczby szczelin.
Dodatkowo wykonano trzy połączenia spawane o różnej grubości ze stopu aluminium 7075 (ten sam materiał co powyżej).Podano grubość T tych trzech złączy spawanych oraz zmierzoną częstotliwość drgań harmonicznych FM.Gdy grubość tuby spawalniczej jest mniejsza niż jedna czwarta długości fali (tutaj 63 mm), odchylenie między zmierzoną częstotliwością a częstotliwością projektową jest mniejsze niż 2%, co może spełnić wymagania zastosowań inżynierskich.
Zgrzewanie ultradźwiękowe z tworzywa sztucznego z długimi paskami zostało rozsądnie podzielone na kilka równych elementów, a równanie częstotliwości elementu złącza zostało wyprowadzone metodą matrycy przenoszenia.Jeżeli szerokość oraz ilość i wielkość szczeliny są znane, równanie to może być wykorzystane do wygodnego zaprojektowania złącza taśmowego, dostarczając w ten sposób teoretycznej podstawy do projektowania złącza taśmowego.W artykule przeanalizowano również na przykładach wpływ liczby, szerokości i długości szczeliny na wielkość złącza spawanego.Widać, że ta metoda ma również pewien wpływ na optymalizację projektu złącza spawanego
Podzielony rowek po analizie drgań rogu spawalniczego taśmy, róg spawalniczy można podzielić na korpus jednostki końcowej i komórkę jednostki środkowej, stosując metodę metody pozornej elastyczności i efekt linii transmisyjnej, podano odpowiednio długość czterech różnych jednostek i kierunek wysokiego stopnia równania częstotliwości, równanie częstotliwości może być wykorzystane do zaprojektowania długiego pręta spawalniczego, ale proces projektowania jest skomplikowany. Wybór niektórych parametrów zależy od doświadczenia i nie jest wygodny do zastosowania inżynierskiego.W niniejszym artykule złącze zgrzewane taśmy jest podzielone na kilka równych elementów przez rozsądne szczelinowanie, a równanie częstotliwości elementu złącza zgrzewanego jest uzyskiwane metodą matrycy transferu, która stanowi teoretyczną podstawę do projektowania złącza zgrzewanego taśmy.Projekt ma proste obliczenia teoretyczne i oczywiste znaczenie fizyczne, co zapewnia prostą i łatwą metodę projektowania inżynierskiego taśmy
złącze spawalnicze.
Czas publikacji: 17 marca-2022