Ultrasonik Kaynak Makinaları ve Çalışma Prensibi

1. ULTRASONİK KAYNAK ULTRASONİK KAYNAK SİSTEMİNİN TEMELLERİ Sonikel Ultrasonik Sistemleri Özcan Durahim Elektronik Yük. Müh. ,MBA www.sonikel.com.tr www.ultrasonikhorn.com

2. SONİKEL ULTRASONİK HAKKINDA ? Sonikel Ultrasonik, Ultrasonik Kaynak, Ultrasonik Kesim ve Otomasyon sistemleri konusunda tasarım, üretim, satış ve satış sonrası hizmetler vermektedir. ? Yerli üretim, dijital güç kaynakları ve alüminyum, çelik ve titanyumdan imal horn tasarımları ile sektördeki önemli bir açığı kapatmaktadır. ? Uzman mühendis kadrosu ve Ar-Ge alt yapısıyla sektörde yeni ultrasonik kaynak uygulamaları gerçekleştirmektedir. ? Yerli üretim, dijital güç kaynakları ve

3. ULTRASONİK KAYNAK NEDİR? ? Ultrasonik kaynak, günümüzde plastik parçaların ve demir olmayan metallerin birleştirilmesi ve montajında kullanılan en hızlı ve maliyet etkin çözümdür. ? Ultrasonik kaynak teknolojisi, endüstride hem ekonomik bir çözüm sunar hem de çevreci bir sunar hem de çevreci bir teknolojidir. Çünkü ultrasonik yöntem kullanıldığında, her hangi bir sabitleyiciye, silikona ya da solvent bazlı kimyasala ihtiyaç duyulmaz. ? Sonikel Ultrasonik, bu teknolojiyi otomasyon ile birleştirerek anahtar teslimi çözümler sunmaktadır.

4. ULTRASONİK KAYNAK YÖNTEMİ ? Ultrasonik kaynak yöntemi kullanılarak tüm katı termoplastikler, sentetik tekstil ürünleri ve filmler birleştirilebilir. ? Ultrasonik kaynak yönteminde akustik bir parça olan “horn” kullanılır. Bu horn tasarımı tamamen ürüne bağlıdır. Ultrasonik titreşimler ile saniyede 20 000 veya 40 000 kez sürtünmeler oluşturulur ve bu sürtünmeler plastiği eriterek yapışmasını sağlar. ? Bu titreşim sayısına bağlı olarak sistem 20kHz veya 40kHz olarak adlandırılır. ? Ultrasonik kaynak sisteminin diğer öğeleri Ultrasonik titreşimleri başlatan ve kontrol eden güç kaynağı, elektriksel titreşimleri mekanik titreşimlere dönüştüren “convertor” ve parçayı sabit tutmaya yarayan alt kaynak kalıbıdır. ? Ultrasonik titreşimler ile saniyede 20 000 veya 40 000

5. ULTRASONİK KAYNAK SİSTEMİNİN BİLEŞENLERİ ? Ultrasonik kaynak sistemleri, ultrasonik bir güç kaynağı ve mekanik pres sisteminden oluşur. ? Ultrasonik güç kaynağı, şebekeden aldığı elektrik enerjisini Ultrasonik kristalin Ultrasonik kristalin titreşime çevirebileceği frekans ve genlikteki bir elektrik işaretine dönüştürür. ? Elde edilen bu elektrik işareti, ultrasonik kristale beslenir. Ultrasonik kristal bu işareti mekanik titreşimlere çevirir.

6. ULTRASONİK KAYNAK SİSTEMİNİN BİLEŞENLERİ ? Booster, kristalin oluşturduğu genlik miktarı düşük olan titreşimleri, yükselterek kaynatılmak istenen malzemenin erime noktasına çıkaracak noktaya taşır. Boosterın çeşitli yükseltme oranlarına sahip tipleri mevcuttur. Bunlar 1:2 veya 1:3 şeklinde olabilirler. ? Horn, booster ile gelen titreşimleri kaynatılacak ya da kesilecek parçaya aktarır. Ürünle sürekli temas halinde kesilecek parçaya aktarır. Ürünle sürekli temas halinde olan bu parçanın tasarımı önemlidir. Çünkü ultrasonik hornun uygun frekansta titremesi durumunda ancak erime meydana gelir. Aksi halde horn ısınır ve bir süre sonra uygun kaynak elde edilemez olur. ? Kaynatılacak parçalar ve sabitleme fikstürü hornun altında uygun şekilde yerleştirilmelidir. Parçalar, kaynak esnasında sabit kalmalı ve ultrasonik titreşimler istenilen yerlere (enerji direktörlerine) iletilebilmelidirler.

7. ULTRASONİK TİTREŞİM GRUBU ? Ultrasonik bir titreşim grubunu oluşturan temel yapıtaşları şunlardır; ? Ultrasonik Kristal ? Booster (Mekanik Yükselteç) ? Ultrasonik Horn ? Ultrasonik Kristal: Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren elektromekanik sensör grubudur. Bu sensör grubu, aldığı yüksek frekanslı(20kHz, 40kHz gibi) elektrik işaretine bağlı olarak belirli bir genlikte titreşim oluşturur. Bu titreşimin miktarı, uygulanan titreşim oluşturur. Bu titreşimin miktarı, uygulanan elektrik işaretinin genliğine ve frekansına bağlıdır. ? Booster (Yükselteç): Ultrasonik kristalin oluşturduğu titreşimi arttırma ve bazen de azaltma fonksiyonun yerine getiren temel parçadır. Genlik yükseltmesi yapılırken, uygulamada kullanılan hammaddeye ve ürünün geometrisine göre seçim yapılır. ? Ultrasonik Horn: Boosterdan elde edilen yükseltilmiş titreşimleri kaynak ya da kesim yapılacak malzemeye uygulayan ana parçadır. Horn, malzeme ile kaynak esnasında devamlı sürtünme halinde olduğu için tasarımı ve malzeme seçimi çok önem kazanmaktadır.

8. ULTRASONİK HORN TİPLERİ ? Hornları 2 başlık altında toplarız. Birincisi fonksiyonlarına göre, ikincisi şekillerine göre; ? Fonksiyonlarına göre; 1) Kaynak hornları (plastik, tekstil ve metal) 2) Kesim Hornları 2) Kesim Hornları ? Gıda kesim hornları (bıçakları) ? Tekstil kesim hornları

9. ULTRASONİK HORN TİPLERİ ? Şekillerine göre; ? Dairesel Hornları şekillerine göre aşağıdaki biçimde gruplayabiliriz;

10. ULTRASONİK HORN TİPLERİ

11. ULTRASONİK HORN TASARIMI ? Ultrasonik hornlar, kendi doğal frekanslarında titreyecek şekilde tasarlanırlar. Hornların bu doğal frekansta titremelerine “rezonans” adı verilir. En basit örnek, aksiyel modda yarım dalga titreyen bir horndur. ? Horn tasarlanırken hedef; ultrasonik titreşim enerjisini yapıştırılmak istenen plastik parçaya erime sağlanacak şekilde iletmektir. ? Ultrasonik horn tasarımında dikkat edilecek diğer bir nokta frekans seçimidir. Hornlar genellikle 15kHz, 20kHz, 28kHz, 35kHz ve 40kHz frekans değerlerinde tasarlanırlar. Bunun haricinde özel frekanslarda tasarlanan hornlar da endüstride görülebilmektedir. ? Horn tasarlanırken hedef; ultrasonik

12. ULTRASONİK HORN TASARIMI ? Horn tasarımında öncelikle çalışılacak güç kaynağının horn tarama frekansı öğrenilmedilir. Örneğin bir ultrasonik güç kaynağı 20kHz +/- 200 Hz şeklinde bir horn değeri vermişse, horn tasarımında alt limit; 19800 Hz ve üst limit 20200 Hz Hz ve üst limit 20200 Hz olacaktır. Ancak yine de tasarım yapılırken bu aralık daha da dar tutulmaya çalışılmaktadır. ? Frekans seçimi yapıldıktan sonra, ultrasonik yöntemle kaynatılacak ürünün ham maddesi ve geometrisi incelenmektedir. Sonikel, tüm bu kısıtları inceledikten sonra horn tasarımına başlamaktadır.

13. ULTRASONİK HORN TASARIMI ? Ultrasonik Hornlar, plastik kaynak ve kesim işlemlerinde parça ile temas eden titreşimi ileten en son noktadaki komponentdir. Bu titreşim noktasının enerjiyi en iyi şekilde aktarabilmesi, tasarımıyla doğrudan ilişkilidir. Bu tasarımıyla doğrudan ilişkilidir. Bu hedef doğrultusunda Sonikel Ultrasonik, tasarım noktasında ürünün hammaddesi, geometrisi ve baskı adedini de göz önünde bulundurarak horn tasarımı yapmaktadır. Horn tasarımı sırasında, hornun imalat süreci de düşünülmeli ve işleme zorlukları da hesaba katılmalıdır.

14. ULTRASONİK HORN ÇATLAMALARI ? Sonikel Ultrasonik , horn çatlama sebeplerini araştırarak bu tür durumların ortaya çıkmaması için gerekli önlemleri bu tür durumların ortaya çıkmaması için gerekli önlemleri almaktadır. Ultrasonik Horn çatlama sebeplerine geçmeden önce titreşimi oluşturan vibrasyon grubunu kısaca tanıyalım; ? Ultrasonik vibrasyon grubu 3 ana elementten oluşur. Bunlar, kristal dediğimiz çevirici, booster ve ultrasonik horndur. Ultrasonik kaynak makinasının verimliliğini etkileyen en önemli unsurlardan bir tanesi bu elementler arasındaki yüzey uyumudur.

15. ULTRASONİK HORN ÇATLAMALARI ? Endüstride, ultrasonik kaynak işlemlerinde en sık karşılaşılan sorun horn çatlamasıdır. Ultrasonik horn çatlamasının sebepleri kısaca şöyle özetlenebilir; ? Metalin metale sürtmesi, ? Zamanla metalin yorulması, ? Ultrasonik horn tasarımındaki hatalar ? keskin köşeler, ? slot tasarım hataları ? doğru frekansa ayarlayamama ? Ultrasonik Hornu, booster ile aşırı sürme ? Ultrasonik Hornu, boostera aşırı sıkma ? Ultrasonik Horn içindeki vidayı aşırı sıkma ? Ultrasonik Horn malzemesinin içindeki görünmeyen çatlaklar ? Ultrasonik kaynak operasyonu esnasında aşırı basınç uygulama ? keskin köşeler,

16. TEŞEKKÜRLER Sonikel Ultrasonik Sistemleri www.sonikel.com.tr www.ultrasonikhorn.com www.ultrasonikkesim.com www.ultrasonikkaynak.net