Επίδραση προσθετικών στην υπερηχητική συγκόλληση

Οι ιδιότητες των πλαστικών επηρεάζουν την επίδραση της υπερηχητικής συγκόλλησης. Η συγκολλησιμότητα των πλαστικών εξαρτάται από την ικανότητα εξασθένησης των πλαστικών σε υπερηχητικές δόσεις, θερμοκρασία τήξης και φυσικές ιδιότητες, όπως ελαστικό μέτρο, αντοχή στην κρούση, συντελεστή τριβής και θερμική αγωγιμότητα. Σε γενικές γραμμές, όσο πιο σκληρό είναι το πλαστικό προϊόν, τόσο πιο εύκολο είναι να συγκολλήσετε. Τα σκληρά πλαστικά μεταδίδουν εύκολα την υπερηχητική ενέργεια, ενώ τα μαλακά πλαστικά συχνά εξασθενίζουν την ενέργεια πριν φτάσουν στην περιοχή των αρθρώσεων. Η σκληρότητα των πλαστικών προϊόντων ποικίλει επίσης ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και την υγρασία. Οι χρωστικές, οι παράγοντες απομάκρυνσης, τα υάλινα πληρωτικά και οι ενισχυτικές ίνες έχουν μεγαλύτερο αντίκτυπο σε αυτό.

1. Επιρροές των πληρωτικών και των ενισχύσεων στην υπερηχητική συγκόλληση

Τα πληρωτικά σε θερμοπλαστικά υλικά (γυαλί, τάλκη, μέταλλα) μπορούν να βελτιώσουν ή να εμποδίσουν τη συγκόλληση με υπερήχους. Το ανθρακικό ασβέστιο, ο καολίνη, ο τάλκης, το υδροξείδιο του αργιλίου, το οργανικό πληρωτικό υλικό, το διοξείδιο του πυριτίου, η γυάλινη σφαίρα (βολλαστονίτης) και η μαρμαρυγία μπορούν να αυξήσουν την ακαμψία της ρητίνης και να βελτιώσουν την υπερηχητική απόδοση μεταφοράς ενέργειας ολόκληρου του υλικού (ιδιαίτερα ημικρυσταλλικά πλαστικά) φτάνει το 20%. Όταν η περιεκτικότητα είναι έως και 35%, μπορεί να υπάρχει ανεπαρκής θερμοπλαστική ρητίνη στους συνδέσμους που απαιτούν αξιόπιστη στεγανοποίηση αερίου. Όταν το πληρωτικό φτάσει το 40%, οι ίνες συσσωρεύονται στην επιφάνεια της άρθρωσης και τα θερμοπλαστικά υλικά είναι ανεπαρκή για να σχηματίσουν μια σταθερή σύνδεση. Οι μακριές ίνες μπορούν να συσσωματωθούν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης, με αποτέλεσμα νευρώσεις με ενέργεια που περιέχουν γυαλί με υψηλότερο ποσοστό από το υλικό μήτρας. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με τη χρήση σύνθετων υλικών από υαλοβάμβακα. Όταν η περιεκτικότητα σε πληρωτικά υπερβαίνει το 10%, τα λειαντικά σωματίδια σε πολλά πληρωτικά προκαλούν φθορά στην άρθρωση συγκόλλησης. Συνιστώνται συγκολλημένες αρθρώσεις με επικάλυψη από σκληρυμένο χάλυβα ή με συγκολλημένο με καρβίδιο κράμα τιτανίου. Μπορεί επίσης να απαιτεί εξοπλισμό υπερήχων υψηλότερης ισχύος για να παράγει αρκετή θερμότητα στην άρθρωση.

2. Επίδραση των πρόσθετων στην υπερηχητική συγκόλληση

Αν και τα πρόσθετα μπορούν να βελτιώσουν τις περιεκτικές ιδιότητες ή τη δυνατότητα σχηματισμού βασικού μετάλλου, αυξάνουν συνήθως τη δυσκολία λήψης συγκολλημένων αρμών υψηλής ποιότητας. Τυπικά πρόσθετα περιλαμβάνουν πλαστικοποιητές, τροποποιητές κρούσης, επιβραδυντικά φλόγας, χρωστικές, λιπαντικά, παράγοντες αφρισμού και ανακυκλωμένα υλικά. Οι πλαστικοποιητές, τα οργανικά υγρά υψηλής θερμοκρασίας ή τα τήγματα χαμηλής θερμοκρασίας αυξάνουν την ευκαμψία και την απαλότητα των πλαστικών και μειώνουν την ακαμψία τους. Μειώνουν τη διαμοριακή έλξη στα πολυμερή και επηρεάζουν τη μετάδοση ενέργειας δονήσεων. Υψηλά πλαστικοποιημένα υλικά όπως ρητίνη αιθυλενίου είναι πολύ φτωχά μέσα μεταφοράς υπερήχων. Οι πλαστικοποιητές συνήθως θεωρούνται ως εσωτερικά πρόσθετα, αλλά με την πάροδο του χρόνου μεταναστεύουν στην επιφάνεια, καθιστώντας την υπερηχητική συγκόλληση σχεδόν αδύνατη. Οι μεταλλικοί πλαστικοποιητές είναι πιο επιβλαβείς από εκείνους που έχουν εγκριθεί από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA). Οι τροποποιητές παλμού όπως το καουτσούκ μειώνουν την ικανότητα των υλικών να μεταδίδουν υπερηχητικές δονήσεις, απαιτώντας υψηλότερα πλάτη για την παραγωγή τήξης. Ο τροποποιητής πρόσκρουσης μειώνει τον αριθμό των θερμοπλαστικών υλικών στη διεπιφάνεια, επηρεάζοντας έτσι τη συγκολλησιμότητα του υλικού. Τα επιβραδυντικά φλόγας, τα ανόργανα οξείδια ή τα αλογονωμένα οργανικά στοιχεία όπως το αργίλιο, το αντιμόνιο, το βόριο, το χλώριο, το βρώμιο, το θείο, το άζωτο ή ο φώσφορος προστίθενται στη ρητίνη για να εμποδίσουν την καύση ή να αλλάξουν τις επιδόσεις καύσης του υλικού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν είναι συγκολλητικές. Τα επιβραδυντικά φλόγας μπορεί να αντιπροσωπεύουν το 50% ή περισσότερο του συνολικού βάρους του υλικού, μειώνοντας την ποσότητα του κολλητικού υλικού στα μέρη. Κατά τη συγκόλληση αυτών των υλικών είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε εξοπλισμό υψηλής ισχύος, υψηλότερο από το συνηθισμένο πλάτος και να τροποποιείτε τον σχεδιασμό της άρθρωσης για να αυξήσετε τον αριθμό των συγκολλητών υλικών στην άρθρωση. Η επίδραση των χρωστικών στην υπερηχητική συγκόλληση μπορεί να είναι σημαντική. Οι περισσότερες χρωστικές είναι ανόργανες ενώσεις, η συγκέντρωση που χρησιμοποιείται είναι γενικά 0,5% ~ 2%. Τα περισσότερα χρωστικά δεν εμποδίζουν τη μετάδοση ενέργειας υπερήχων. Ωστόσο, θα μειώσουν την ποσότητα του αποτελεσματικού συγκολλητικού υλικού στην άρθρωση. Το διοξείδιο του τιτανίου σε λευκές χρωστικές είναι μια ανόργανη ουσία με χημική αδράνεια. Λειτουργεί ως λιπαντικό και μειώνει τη συγκολλησιμότητα εάν χρησιμοποιείται πάνω από 5%. Ο μαύρος άνθρακας επίσης εμποδίζει τη μετάδοση της υπερηχητικής ενέργειας. Οι παράμετροι της διαδικασίας μπορεί να χρειαστεί να αλλάξουν όταν τα χρώματα περιέχονται σε πλαστικά. Εάν τα τυποποιημένα έγχρωμα μέρη κατασκευάζονται από μη βαμμένα μέρη σε εξοπλισμό συγκόλλησης, η ποιότητα συγκόλλησης των χρωματισμένων εξαρτημάτων μπορεί να είναι σημαντικά χαμηλότερη (η ισχύς της συγκόλλησης είναι χαμηλή, η ευθραυστότητα είναι υψηλή). Μέχρι στιγμής, ο μηχανισμός της επίδρασης των χρωστικών ουσιών στην υπερηχητική συγκόλληση δεν έχει επιβεβαιωθεί. Η παρουσία χρωστικών φαίνεται να επηρεάζει τη λειτουργία θέρμανσης στην άρθρωση. Συνήθως, ο χρόνος συγκόλλησης χρωματισμένων εξαρτημάτων είναι μεγαλύτερος από τον αναμενόμενο χρόνο των μη χρωματισμένων εξαρτημάτων, γεγονός που μπορεί να λύσει το πρόβλημα της χαμηλής ποιότητας συγκόλλησης. Ο χρόνος συγκόλλησης μπορεί να αυξηθεί κατά 50% ή περισσότερο. Ωστόσο, ο μεγαλύτερος χρόνος συγκόλλησης μπορεί να έχει δυσμενείς επιπτώσεις, όπως υπερβολική φλόγα συγκόλλησης και ζημιές κάτω από τον σύνδεσμο συγκόλλησης. Προκειμένου να προσδιοριστεί η σκοπιμότητα της υπερηχητικής συγκόλλησης χρωματισμένων υλικών τα οποία πρέπει να μορφοποιηθούν, προτείνεται τα συγκολλημένα δείγματα να συγκολληθούν με δοκιμαστική συγκόλληση. Σε πολλές εμπορικές εφαρμογές, η δύναμη συγκόλλησης και η ανθεκτικότητα δεν αποτελούν βασικές απαιτήσεις. Η χρήση χρωστικών που δεν επηρεάζουν σημαντικά την υπερηχητική συγκόλληση μπορεί να είναι μια εναλλακτική λύση. Τα εσωτερικά λιπαντικά (κερί, στεατικό ψευδάργυρο, στεατικό οξύ, εστέρας λιπαρών οξέων) μειώνουν το συντελεστή τριβής μεταξύ μορίων πολυμερούς, με αποτέλεσμα τη μείωση της θερμιδικής αξίας. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής τους συγκέντρωσης και της διασποράς τους σε πλαστικά, αντί να συγκεντρωθούν στη διασταύρωση, το αποτέλεσμα είναι συνήθως ελάχιστο. Ο αφριστικός παράγοντας μειώνει την ικανότητα της ρητίνης να μεταφέρει ενέργεια. Ανάλογα με την πυκνότητα, τα κενά στη μικροπορώδη δομή διακόπτουν τη ροή ενέργειας σε διαφορετικούς βαθμούς και μειώνουν την ενέργεια που φθάνει στην περιοχή της άρθρωσης. Τα υλικά συγκόλλησης που περιέχουν υψηλά ή διαφορετικά ανακυκλωμένα υλικά πρέπει να αξιολογούνται προσεκτικά. Προκειμένου να επιτευχθεί η καλύτερη δυνατή συγκόλληση, είναι απαραίτητο να ελέγχεται η ποιότητα και η ποσότητα των ανακυκλωμένων υλικών στα εξαρτήματα που πρόκειται να συγκολληθούν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να απαιτούνται 100% πρώτες ύλες.

3. Επίδραση του παράγοντα απελευθέρωσης στην υπερηχητική συγκόλληση

Ο εξωτερικός παράγοντας απελευθέρωσης (στεατικός ψευδάργυρος, στεατικό αργίλιο, καρβοφθορίωση)