جوشکاری اولتراسونیک چیست؟

راهنمای ساخت قطعات پزشکی

من حدود دوازده سال است که جوشکار اولتراسونیک را راه اندازی می کنم، بیشتر در خطوط پزشکی. کاتترها، مجموعه‌های IV، محفظه‌های فیلتر{1}}شما آن را نام ببرید. مردم همیشه از من می پرسند که در واقع جوشکاری اولتراسونیک چیست، و من به آنها می گویم که اساساً از صدا برای ذوب پلاستیک استفاده می کند. ارتعاشات با فرکانس بالا، بسیار بالاتر از آنچه می‌شنوید، گرمای اصطکاک را درست در محل اتصال ایجاد می‌کند. بدون چسب، بدون پیچ، بدون آشفتگی.

ماشین چگونه کار می کند

چهار قطعه سیستم را تشکیل می دهند. منبع تغذیه جریان دیوار شما را می گیرد و آن را تا 20 یا 40 کیلوهرتز می رساند-گاهی اوقات 15 یا 35 بسته به برنامه شما. مبدل در بالای پشته قرار می گیرد. داخل آن سرامیک های پیزوالکتریک وجود دارد که سیگنال الکتریکی را به حرکت فیزیکی تبدیل می کند. تقویت کننده در وسط یا آن حرکت را تقویت یا کاهش می دهد. شاخ در پایین در واقع قسمت شما را لمس می کند.

اکثر مغازه هایی که من در آنها کار کرده ام، 20 کیلوهرتز برای قطعات بزرگتر کار می کنند. هنگامی که در حال انجام اتصالات کوچک یا چیزهای دیوار نازک هستید، 40 کیلوهرتز بهتر است-نیروی کمتری داشته باشد و در هندسه ظریف ملایم‌تر باشد. برانسون، دوکان، هرمان-همه تجهیزات محکم می‌سازند. یکی را انتخاب کنید و صادقانه به آن پایبند باشید. منحنی یادگیری بدون تعویض پلت فرم به اندازه کافی شیب دار است.

قسمت در فیکسچر می رود، بوق پایین می آید. ماشه ماشین در یک نیرو یا موقعیت از پیش تعیین شده است. ارتعاشات شروع می شود. انرژی در رابط مشترک جایی که مدیر انرژی یا اتصال برشی خود را دارید متمرکز می شود. پلاستیک در کسری از ثانیه ذوب می شود. هورن فشار را نگه می دارد در حالی که مواد خنک می شوند. انجام شد. آن را امتحان کنید، به سراغ بعدی بروید.

پارامترهای فرآیند

دامنه بیش از آنچه مردم تصور می کنند اهمیت دارد. اوج حرکت-تا-پیک حرکت در صورت شاخ است که در میکرون اندازه گیری می شود. معمولاً 20-100 میکرون بسته به متریال و اندازه مفصل. من مردانی را دیده ام که دامنه میل لنگ را برای تعمیر یک جوش ضعیف در حالی که باید به هندسه مدیر انرژی خود نگاه می کردند، انجام می دادند. البته دامنه بالاتر انرژی بیشتری را به قطعه می ریزد، اما خطر سوختن یا علامت گذاری را نیز در پی دارد.

زمان جوش در قطعات پزشکی کوتاه است. ربع دوم، نیم ثانیه. شاید یک ثانیه کامل روی یک اتصال برشی بزرگ. طولانی‌تر از آن، و احتمالاً اشتباه می‌کنید-یا طراحی مفصل شما نیاز به کار دارد یا مواد شما برای اولتراسونیک مناسب نیست. من افرادی را دیده‌ام که دو -جوش دوم را در تلاش برای نجات یک طراحی بد ابزار انجام می‌دهند. پایان خوبی ندارد

زمان نگه‌داری فشار را در زمانی که پلاستیک آماده می‌شود، حفظ می‌کند. نیمی از زمان جوش شما نقطه شروع مناسبی است. آن را روی نایلون یا PP خیلی کوتاه کنید و مفصل از هم جدا می شود زیرا ساختار کریستالی هنوز قفل نشده است.

زور از آن چیزی که به نظر می رسد پیچیده تر است. کافی نیست و شاخ پرش می کند، تماس ناسازگاری به شما می دهد. خیلی زیاد است و شما دارید مدیر انرژی را قبل از اینکه فرصتی برای ذوب شدن درست داشته باشد خرد می کنید. من معمولاً حدود 200 تا 400 نیوتن برای قطعات پزشکی کوچکتر شروع می کنم و از آنجا شماره گیری می کنم.

انتخاب مواد

پلاستیک های آمورف

ABS ساده ترین وسیله برای جوشکاری است. دوره انتقال خوب انرژی، پنجره فرآیند گسترده، بسیاری از گناهان را می بخشد. اگر در حال نمونه سازی یا آموزش این فرآیند به کسی هستید، با ABS شروع کنید. پلی کربنات نیز به خوبی جوش می‌شود، اما مراقب تنش‌های باقی‌مانده ناشی از قالب‌گیری باشید-رایانه‌ای دوست دارد وقتی با انرژی مافوق صوت به آن ضربه می‌زنید، در افزایش‌دهنده‌های تنش ترک بخورد. هر بار یک دسته از محفظه های تشخیصی ترک می خورد تا زمانی که آن را به محل دروازه ردیابی کردیم.

پلی استایرن و اکریلیک رفتار خوبی دارند. CYROLITE در رابط‌های IV و برنامه‌های تماس خونی{1} بسیار نشان داده می‌شود. مواد آمورف به تدریج در یک محدوده دمایی نرم می شوند که دقیقا همان چیزی است که شما می خواهید. مذاب جریان می یابد، سطح مفصل را خیس می کند، زنجیره ها در سطح مشترک پخش می شوند. جوش ها را تمیز کنید.

پلاستیک های نیمه کریستالی

اکنون وارد منطقه دشواری می شویم. پلی پروپیلن، نایلون، استال، پلی اتیلن-همه نیمه بلوری هستند. آنها مناطق مولکولی منظمی دارند که انرژی اولتراسونیک را به جای انتقال آن پراکنده می کنند. نقطه ذوب تند به این معنی است که ماده به سرعت از حالت جامد به مایع تبدیل می‌شود، سپس افت دمای آنی را دوباره جامد می‌کند. زمان کار بسیار کم.

PP و PE همه جا در سرنگ‌های-پزشکی، ظروف، درب‌ها وجود دارد. آنها جوش می دهند، اما برای هر چیزی که نیاز به آب بندی هرمتیک دارد، به دامنه بالاتر، نزدیک{2}}تنظیم میدان (شاخ نزدیک به محل اتصال) و اتصالات برشی نیاز دارید. مدیران انرژی به تنهایی آن را برای نشت{4}}مجموعه‌های PP محکم قطع نمی‌کنند. من افراد زیادی را دیده ام که تلاش می کنند.

نایلون مانند یک اسفنج آب را جذب می کند. قطعاتی که به مدت یک هفته روی قفسه قرار می گیرند، متفاوت از قطعات تازه خارج شده از دستگاه قالب گیری جوش می شوند. رطوبت در 100 درجه در طول چرخه جوش می جوشد و تخلخل در محل اتصال ایجاد می کند. نایلون خود را خشک کنید یا آن را سریع جوش دهید.

مرجع سریع

در مورد اختلاط مواد

مردم در مورد جوشکاری پلاستیک های غیرمشابه می پرسند. پاسخ کوتاه: اکثرا خیر. ABS به PC کار می کند زیرا از نظر شیمیایی سازگار هستند-به همین دلیل ترکیبات PC/ABS وجود دارد. دمای ذوب باید در حدود 40 درجه فارنهایت از یکدیگر باشد. PP به PE؟ فراموشش کن می دانم که هر دو پلی اولفین هستند اما به هم نمی چسبند.

پر شدن شیشه همه چیز را تغییر می دهد. معمولاً تا 20٪ کمک می‌کند-مواد سفت‌تر انرژی را بهتر منتقل کند. از 30 درصد گذشته است و پلیمر کافی در سطح مشترک برای ایجاد یک جوش مناسب وجود ندارد. بازدارنده های شعله مشکل ساز هستند. روان کننده های روی سطح بدتر هستند. یک بار مشکل آلودگی داشت که به انتشار قالب سیلیکونی بر روی قطعات تامین کننده بازمی گردد. سه روز طول کشید تا فهمیدم.

طراحی مشترک

همه چیز در جوشکاری اولتراسونیک به طراحی اتصالات بستگی دارد. مفاصل بد جوش نمی زنند. می‌توانید در تمام طول روز پارامترها را تغییر دهید و هندسه معیوب را برطرف نمی‌کند.

مدیران انرژی

مدیر استاندارد انرژی یک برجستگی مثلثی است که در یک سطح جفت گیری قالب گیری شده است. نقطه مثلث به صورت صاف مقابل برخورد می کند. منطقه تماس کوچک به معنای تمرکز انرژی بالا است. پلاستیک به سرعت ذوب می‌شود، برای پر کردن محل اتصال. 90 درجه زاویه برای مواد آمورف. 60 درجه برای نقطه نیمه بلوری-تیزتر، انجماد سریع‌تر را جبران می‌کند.

ارتفاع معمولاً 0.5 تا 1.0 میلی متر است. قطعات کوچکتر، ED کوچکتر. عرض پایه با ارتفاع یک کارگردان 90 درجه مطابقت دارد. یک چیز را دائماً می بینم: سایش قالب به مرور زمان مدیر انرژی را از بین می برد. ابزار جدید جوش های عالی ایجاد می کند. شش ماه بعد، جوش ها ضعیف هستند. هنگامی که این اتفاق می افتد، هندسه ED خود را بررسی کنید.

Step and Tongue-و-Groove

اتصال پله تراز را اضافه می کند. یک قسمت دارای یک پله برجسته و دیگری یک فرورفتگی مطابق است. ED روی پله می نشیند. قطعات خود-تعیین مکان. فلش به جای بیرون به داخل فضای خالی می رود. برای کاربردهای آرایشی که نمی‌خواهید خطوط جوش قابل مشاهده باشد، خوب است.

زبانه-و-با یک زبانه بیرون زده که در یک شیار قرار می‌گیرد، آن را بیشتر می‌برد. دارای فلاش در دو طرف نقطه ضعف این است که تلورانس‌های ابزار محکم‌تر است-فضای برابر در هر دو طرف زبان به سختی در قالب نگهداری می‌شود.

مفاصل برشی

اتصالات برشی برای آب بندی هرمتیک روی قطعات نیمه کریستالی قابل مذاکره نیست. دو دیوار با تداخل جزئی در حین جوشکاری از کنار یکدیگر می لغزند. دیوارها وقتی با هم تلسکوپ می شوند ذوب می شوند. عمل لکه گیری مداوم فضاهای خالی و مسیرهای نشتی را از بین می برد.

زمان جوش 3-4 برابر بیشتر از اتصالات ED است. ذوب مواد بیشتر، انرژی بیشتری مورد نیاز است. تداخل معمولاً 0.2-0.4 میلی متر در هر طرف است. خیلی شل است و ذوب کامل نمی شوید. خیلی سفت است و قطعات برای جوشکاری جمع نمی شوند. کنترل ابعادی اهمیت دارد.

محفظه های فیلتر، مخازن سیال، هر چیزی که فشار را نگه می دارد{0}}درز برشی. من هرگز یک مهر و موم هرمتیک قابل اعتماد روی PP به تنهایی با یک مدیر انرژی نگرفتم. برخی افراد ادعا می کنند که دارند. من آن را در تولید ندیده ام.

کاربردها در پزشکی

ست های IV نان و کره هستند. محفظه های قطره ای، اتصال دهنده ها، میخ ها، پورت ها-همه جوش داده شده اند. عدم وجود چسب به معنای عدم نگرانی زیست سازگاری در مورد شستشو یا باقیمانده است. یک مجموعه IV منفرد ممکن است دارای چهار یا پنج اتصال جوشی باشد. سیستم‌های چرخشی با سرعت بالا-می‌توانند هزاران دستگاه در ساعت کار کنند.

فیلتراسیون بسیار زیاد است. فیلترهای خون، کارتریج دیالیز، فیلترهای تنفسی. غشاء در محفظه جاسازی می شود. جوش محیط را بدون آسیب رساندن به محیط فیلتر آب بندی می کند. هر مسیر نشتی و فیلتر بی‌فایده است-به‌جای عبور از سیال، دور می‌زند. اتصالات برشی، بازرسی 100%، مطالعات قابلیت فرآیند. FDA با این چیزها سر در نمی آورد.

تحویل دارو همچنان در حال رشد است. قلم انسولین، انژکتور خودکار، دستگاه تنفس. چندین مجموعه فرعی در هر دستگاه تکه‌های پوشیدنی با مهر و موم‌های غشایی نازک{4}}اینجاست که سیستم‌های جوشکاری پیچشی می‌درخشند. ارتعاش خطی منظم می تواند لایه های نازک را سوراخ کند. الگوی نوسان افقی واحدهای پیچشی ملایم تر است.

کارتریج های تشخیصی سریع کار می کنند. محفظه های نوار تست، فنجان های نمونه، چاه های معرف. زمان چرخه زیر یک ثانیه موقعیت یابی بسیار مهم است زیرا این قطعات کوچک هستند و تلرانس ها تنگ هستند. هندلینگ رباتیک قطعات را به ایستگاه های جوشکاری اختصاصی تغذیه می کند.

کنترل کیفیت و فرآیند

جوشکارهای مدرن همه چیز را ضبط می کنند. زمان واقعی جوش، انرژی تحویل شده، توان پیک، فاصله فروپاشی. محدودیت‌های خود را تنظیم کنید و دستگاه هر چیزی خارج از پنجره را علامت‌گذاری می‌کند. ما نمودارهای SPC را روی هر مفصل مهم اجرا می کنیم. یک روند را قبل از اینکه تبدیل به رد شود، بگیرید.

تست کشش جوش را تایید می کند. تجهیزات تست کششی قطعه را گرفته و نیروی شکست را اندازه گیری می کنند. نمونه ها را در شروع شیفت، به صورت دوره ای در طول تولید، پایان شیفت اجرا کنید. تست ترکیدگی برای -مجموعه های نگهدارنده فشار-آن را پر کنید، فشار را افزایش دهید تا از کار بیفتد، مکان و در چه PSI را ثبت کنید.

مقاطع{0}}به شما می‌گویند که در داخل مفصل چه اتفاقی می‌افتد. آن را در اپوکسی قرار دهید، از طریق جوش برش دهید، سطح را جلا دهید، با بزرگنمایی نگاه کنید. ذوب کامل و جریان همگن به نظر می رسد. ادغام ناقص یک رابط قابل مشاهده را نشان می دهد. تخلخل به معنای رطوبت یا آلودگی است. این کار را در حین توسعه برای بهینه سازی پارامترها انجام دهید. آن را به صورت دوره ای در تولید انجام دهید تا تأیید شود.

عیب یابی

جوش های ضعیف

اولین چیزی که چک می کنم هندسه مدیر انرژی است. بخشی را بگیرید، با بزرگنمایی به آن نگاه کنید. آیا نقطه تیز است یا گرد شده است؟ قالب های فرسوده ED ها را گرد می کنند و تا زمانی که اعداد تست کشش کاهش نیابد هیچ کس متوجه نمی شود.

دوم تماس با شاخ است. تماس ناهموار به معنای تحویل نابرابر انرژی است. ناهماهنگی تمام انرژی را در یک طرف مفصل قرار می دهد. به دنبال علائم شاهد در قسمتی باشید-آنها به شما خواهند گفت که بوق واقعاً کجا را لمس می کند.

سوم، تنوع دسته ای مواد است. مقدار زیادی رزین جدید، پارامترهای جوشی که دیروز کار می کردند، امروز کار نمی کنند. Regrind در مخلوط تغییرات ویژگی های جریان. زمانی که یک تامین کننده بدون اینکه به ما بگوید شروع به اضافه کردن 15% ریگرند کرد، در این مورد سوختم.

زمان بندی بین قالب گیری و جوشکاری نیز اهمیت دارد. قطعات داغ تازه از دستگاه رفتار متفاوتی نسبت به قطعات سردی دارند که در طول شب در سطل زباله قرار می گیرند. آن را استاندارد کنید یا برای آن تنظیم کنید.

مشکلات فلش

فلاش زیاد معمولاً به معنای انرژی زیاد است. ابتدا دامنه را کنار بگذارید. سپس زمان جوش. سپس زور دهید. یک متغیر در یک زمان وگرنه هرگز نخواهید فهمید که چه چیزی واقعاً آن را برطرف کرده است.

طراحی مشترک نیز می تواند کمک کند. تله‌های فلاش{1}}یک شکاف کوچک در اطراف محیط جوش-مواد جابجا شده را می‌گیرند. اتصالات پله فلاش را در شکاف فاصله پنهان می کنند. راه حل های داخلی-در تلاش برای رفع آن با پارامترها تلاش کردند.

ترک خوردگی و آسیب قطعه

PC در غلظت استرس ترک می خورد. گوشه های تیز، بقایای دروازه، قالب گیری شده-در تنش ناشی از گرادیان های خنک کننده-همه محل های احتمالی شروع ترک. گاهی اوقات راه حل تغییر پارامترهای قالب گیری است، نه پارامترهای جوشکاری.

قسمت های سرد شکننده هستند. انبار در زمستان به 50 درجه فارنهایت می رسد، قطعات سرد می آیند، به جای ذوب شدن می ترکند. بگذارید گرم شوند یا یک بخاری در خط جلوتر از جوشکار قرار دهید.

آثار شاخ روی سطوح آرایشی؟ نیروی ماشه را کاهش دهید، صفحه شاخ را جلا دهید یا یک لایه نازک مایلار بین شاخ و قطعه قرار دهید. فیلم به جای پلاستیک، سوء استفاده را می گیرد.

تعمیر و نگهداری تجهیزات

وضعیت شاخ همه چیز است. ترک‌ها، حفره‌ها، شیارهای سایشی-همه بر انتقال انرژی تأثیر می‌گذارند. بازرسی بصری روزانه، چک امپدانس هفتگی. صدای یک بوق ترک خورده هنگام اجرا متفاوت است-می توانید صدای تغییر آن را بشنوید. قبل از اینکه به طرز فاجعه باری از کار بیفتد، تعویض کنید. من دیده ام که شاخ های ترک خورده به مبدل ها آسیب می زند و این یک تعمیر گران است.

مبدل ها با گذشت زمان تخریب می شوند. سرامیک های پیزو کارایی خود را از دست می دهند. خروجی به قدری کم می شود که تا زمانی که جوش ها شروع به شکست نکنند متوجه آن نمی شوید. اندازه گیری خروجی دوره ای کاهش می یابد. به جای اینکه منتظر شکست باشید، بر اساس یک برنامه زمانبندی جایگزین کنید.

پوشیدن وسایل قطعات در همان نقاط قرار می گیرند، پلاستیک روی فلز ساییده می شود، ابعاد تغییر می کند. به صورت دوره ای مشخصات طراحی را بررسی کنید. زمانی که تلورانس ها باز شد، بازسازی یا جایگزین کنید. یک فیکسچر فرسوده موقعیت قطعه را تغییر می دهد که کیفیت جوش را تغییر می دهد و اگر آن را نگیرید به دنبال مشکلات فانتوم خواهید بود.

تبصره های مقرراتی

ISO 13485 مدیریت کیفیت تجهیزات پزشکی را پوشش می دهد. اعتبار سنجی فرآیند-IQ، OQ، PQ-نشان می‌دهد که عملیات جوشکاری شما به طور مداوم محصول قابل قبولی می‌دهد. همه چیز را مستند کنید. کنترل تغییر برای پارامترها، ابزار، مواد اعمال می شود. یک چیز را بدون مستندات مناسب تغییر دهید و دچار عدم انطباق خواهید شد.

جوشکاری اولتراسونیک در اتاق های تمیز به خوبی کار می کند. بدون بخار، حداقل ذرات، بدون چکیدن یا پاشیدن چسب مایع. تجهیزات به راحتی در محیط های کنترل شده ادغام می شوند. فقط برنامه نگهداری را رعایت کنید و قطعات را با گریس ماشین یا روغن برش آلوده نکنید.

افکار فراق

ابتدا مواد خود را بر اساس برنامه انتخاب کنید. سپس بفهمید که جوش می خورد یا خیر. ABS و PC گسترده ترین پنجره فرآیند را در اختیار شما قرار می دهند. PP و نایلون نیاز به توجه بیشتری دارند اما قابل انجام هستند. اتصالات برشی برای آب بندی هرمتیک بر روی مواد نیمه کریستالی. مدیران انرژی برای اکثر چیزهای دیگر.

قبل از خرید ابزار، طرح مشترک خود را دریافت کنید. رفع طراحی بد اتصال پس از برش قالب گران و خسته کننده است. قطعات نمونه را برای آزمایش جوش به تامین کننده تجهیزات خود ارسال کنید. آنها این کار را در تمام روز انجام می‌دهند-به آنها اجازه می‌دهند به شما در یافتن پارامترهای مناسب کمک کنند.

بیشتر مشکلات به اصول اولیه باز می گردد: ابعاد قطعه، قوام مواد، وضعیت تجهیزات. سیستم‌های مانیتورینگ فانتزی کمکی نمی‌کنند اگر مدیر انرژی شما گرد باشد یا وسایل شما فرسوده شود. به مبانی تسلط داشته باشید و بقیه موارد در ادامه می آید.