Aitzaki
Ultrasoinu teknologiaren garapenarekin, bere aplikazioa gero eta zabalagoa da, zikinkeria partikula txikiak garbitzeko erabil daiteke eta metalezko edo plastikozko soldadurarako ere erabil daiteke. Batez ere gaur egungo plastikozko produktuetan, ultrasoinu soldadura gehienbat erabiltzen da gehienbat, torlojuaren egitura ez delako, itxura perfektuagoa izan daitekeela, eta iragazgaiztearen eta hautsaren eta hautsaren funtzioaren funtzioa ere ematen da. Soldadura plastikoaren adar diseinatzeak eragin handia du soldadura kalitatearen eta ekoizpen ahalmenean. Neurgailu elektriko berrien ekoizpenean, ultrasoinu uhinak goiko eta beheko aurpegiak elkarrekin fusionatzeko erabiltzen dira. Hala ere, erabileran, tresna batzuk makinan instalatuta daudela eta pitzatu eta beste porrot batzuk gertatzen dira denbora gutxian. Tresna soldadura produktu batzuk akats tasa altua da. Hainbat hutsegiteek eragin handia izan dute ekoizpenean. Ulertzearen arabera, ekipamendu hornitzaileek diseinu-gaitasun mugatuak dituzte tresneriarentzat, eta askotan konponketa errepikatu bidez diseinuaren adierazleak lortzeko. Hori dela eta, beharrezkoa da gure abantaila teknologikoak erabili tresna iraunkorrak garatzeko eta zentzuzko diseinu metodoa garatzeko.
2 ultrasoinu plastikozko soldadura printzipioa
Ultrasoinu plastikozko soldadura prozesatzeko metodoa da. Maiztasun handiko maiztasuna konbinatzea erabiltzen da. Maiztasunak behartutako bibrazioan, eta soldadurako gainazalak bata bestearen aurka igurtzi egiten du tokiko altuak ekoizteko. Soldadura ultrasoinu onak lortzeko, ekipamenduak, materialak eta prozesuen parametroak behar dira. Jarraian, bere printzipioaren sarrera laburra da.
2.1 Ultrasoinu plastikozko soldadura sistema
1. irudia soldadura sistema baten ikuspegi eskematikoa da. Energia elektrikoa seinale sortzailearen bidez eta potentzia anplifikadorea transduktoreari (> zeramika piezoelektrikoa) aplikatzen zaion maiztasun elektrikoaren seinale elektrikoa (> 20 kHz) ekoizteko. Transduktorearen bidez, energia elektrikoa bibrazio mekanikoaren energia bihurtzen da eta bibrazio mekanikoaren anplitudea adarra doitzen da lan-anplitude egokiari, eta, ondoren, tresnaren buruaren bidez kontaktuan dagoen materialari modu uniformean transmititzen zaio. Bi soldadura materialen harremanetarako gainazalak altuak dira - maiztasunak behartutako bibrazioan, eta marruskaduraren beroak tokiko tenperatura altuak urtzen ditu. Hoztu ondoren, materialak soldadura lortzeko konbinatzen dira.
Soldadura-sistema batean, seinale iturria potentzia anplifikadorearen zirkuitua da, maiztasuneko egonkortasuna eta gidatzeko gaitasuna makinaren errendimenduan eragina duena. Materiala termoplastikoa da, eta gainazalaren diseinuak beroa eta kaia azkar nola azkar sortzeko kontuan hartu behar du. Transduktoreak, adarrak eta erremintak buruak egitura mekanikoak har daitezke beren bibrazioen akoplamenduaren azterketa errazteko. Soldadura plastikoetan, bibrazio mekanikoa olatu longitudinalen moduan transmititzen da. Nola eraginkortasunez transferitu energia eta anplitudea doitzea diseinuaren puntu nagusia da.
2.2 Tresna burua (soldadura tresneria)
Tresna burua ultrasoinu soldadura makinaren eta materialaren arteko harremanetarako interfaze gisa balio du. Bere funtzio nagusia da bibrazio mekaniko longitudinala transmititzea materialak modu uniformean eta modu eraginkorrean ematea. Erabilitako materiala normalean kalitate handiko aluminiozko aleazioa edo titaniozko aleazioa da. Material plastikoen diseinuak asko aldatzen duelako, itxura oso bestelakoa da eta tresna-buruak horren arabera aldatu behar du. Lan-azaleraren forma materialarekin ondo lotu behar da, eta, beraz, plastikoa bibrazioan ez kaltetzeko; Aldi berean, lehenengoa - Agindu bibrazio longitudinalen maiztasun sendoa soldadura makinaren irteerako maiztasunarekin koordinatu behar da, bestela bibrazio energia barrutik kontsumituko da. Tresna burua bibratzen denean, tokiko estresaren kontzentrazioa gertatzen da. Tokiko egitura horiek nola optimizatu diseinua ere. Artikulu honetan ANSYS diseinatzeko tresnaren buruak nola aplikatu aztertzen da diseinuaren parametroak optimizatzeko eta fabrikatzeko tolerantziak.
3 soldadura tresneria diseinua
Lehen aipatu bezala, soldadura tresnaren diseinua nahiko garrantzitsua da. Txinan ultrasoinu ekipamendu hornitzaile ugari daude soldadura tresnak ekoizten dituztenak, baina horietako zati handi bat imitazioak dira, eta gero etengabe mozten eta probatzen ari dira. Errepikatutako doikuntza metodo honen bidez, tresneria eta ekipoen maiztasuna koordinatzea lortzen da. Artikulu honetan, elementu finituaren metodoa maiztasuna zehazteko erabil daiteke tresneria diseinatzerakoan. Tresneria probatzeko emaitza eta diseinu maiztasun errorea% 1 baino ez dira. Aldi berean, paper honek DFSS kontzeptua aurkezten du (sei sigma diseinatzeko) tresnaren diseinua optimizatzeko eta sendotzeko. 6 - SIGMA diseinua bezeroaren ahotsa erabat diseinatu da diseinurako diseinuan; Eta aurrez - produkzio prozesuan desbideratze posibleak kontuan hartzea, azken produktuaren kalitatea zentzuzko mailan banatzen dela ziurtatzeko. Diseinu-prozesua 2. irudian agertzen da. Diseinuaren adierazleak garatzetik abiatuta, tresnaren egitura eta dimentsioak hasieran lehendik dagoen esperientziaren arabera diseinatzen dira. Eredu parametrikoa Ansys-en finkatuta dago, eta, ondoren, eredua simulazio esperimentuaren diseinua (Doe) metodoaren arabera zehazten da. Parametro garrantzitsuak, baldintza sendoen arabera, balioa zehaztu eta gero erabili azpiatalaren arazoa beste parametroak optimizatzeko. Materialen eta ingurumen parametroen eragina kontuan hartuta, tresneria fabrikatzean eta erabiltzerakoan, tolerantziarekin diseinatu da fabrikazio kostuen baldintzak betetzeko. Azkenik, fabrikazio, probatu eta probatzeko teoria diseinua eta benetako errorea, entregatzen diren diseinuaren adierazleak betetzeko. Hurrengo urratsa - Urratsa Sarrera zehatza.
3.1 Forma geometrikoaren diseinua (eredu parametrikoa ezartzen du)
Soldadura tresnak diseinatzeak lehenengo forma eta egitura geometrikoa gutxi gorabehera zehazten du eta ondorengo azterketarako eredu parametrikoa ezartzen du. 3. irudia) soldadura tresneria ohikoenen diseinua da, eta horietan, zenbaki bat eta forma formako zirrikituak irekitzen dira bibrazio norabidean gutxi gorabehera kuboideko material batean. Dimentsio orokorrak X, Y eta Z-ren luzera dira, eta X eta Y alboko dimentsioak orokorrean soldatutako lanaren tamainaren parekoak dira. Z luzera ultrasoinu uhinaren uhin luzera du, izan ere, bibrazio klasikoko teoria, lehenengoa - Eskaera luzatutako objektuaren maiztasun axiala bere luzeraren arabera zehazten da, eta erdia - olatuaren luzera olatuen maiztasunarekin bat datorrena da. Diseinu hau luzatu da. Erabilera, onuragarria da soinu uhinak hedatzeko. U - formako zirrikituaren helburua tresnaren alboko bibrazio galera murriztea da. Posizioa, tamaina eta zenbakia tresnaren tamaina orokorraren arabera zehazten dira. Diseinu honetan, askatasunez arautu daitezkeen parametro gutxiago daudela ikus daiteke, beraz, hobekuntzak egin ditugu oinarri horretan. 3. irudia. Diseinu tradizionala baino tamainazko parametroa duen diseinatutako tresna da. Gainera, plastikozko lanaren gainazalarekin lankidetzan aretoaren lan-gainazalean grabatuta dago. Eredu hau ansys-en parametrikoki modelatzen da, eta ondoren hurrengo diseinu esperimentala.
3.2 Diseinu esperimentala (parametro garrantzitsuak zehaztea)
DFSS ingeniaritza praktikoak konpontzeko sortu da. Ez du perfekzioa jarraitzen, baina eraginkorra eta sendoa da. 6 - Sigma-ren ideia gorpuzten du, kontraesan nagusia harrapatzen du eta "% 99,97" abandonatzen du, diseinua ingurumen aldakortasunarekiko erresistentea izatea eskatzen duten bitartean. Hori dela eta, xede parametroen optimizazioa egin aurretik, lehenik proiektatu beharko litzateke, eta egituran eragin garrantzitsua izan behar duen tamaina hautatu behar da eta haien balioak sendotasun printzipioaren arabera zehaztu beharko lirateke.
3.2.1 Doe parametroaren ezarpena eta doe
Diseinuaren parametroak tresna-forma eta tamaina posizioaren posizioa dira, formako zirrikituaren, etab., Guztira zortzi. Xede parametroa da lehenengoa bibrazio axiala maiztasuna. Soldaduren eraginik handiena duelako, eta gehienezko estresa eta lan-azaleraren anplitudearen aldea estatu aldagai gisa mugatuta dagoelako. Esperientziaren arabera, parametroen emaitzen eragina lineala dela suposatzen da, beraz faktore bakoitza bi mailatan bakarrik ezartzen da, altua eta baxua. Parametroen eta dagozkien izenen zerrenda honako hau da.
Doe Ansys-en egiten da aurrez ezarritako eredu parametrikoa erabiliz. Softwarearen mugak direla eta, Factor Doe-k gehienez 7 parametro erabili ditzake, ereduak 8 parametro ditu eta, berriz, 8 parametro ditu eta ANSYSek ez du 6. software profesionala bezain integrala, eta ezin du elkarreragina kudeatu. Hori dela eta, APDL erabiltzen dugu doe begizta idazteko programaren emaitzak kalkulatzeko eta ateratzeko eta, ondoren, datuak Minitab-en sartu ahal izateko.
3.2.2 DOEren emaitzak aztertzea
Minitab-en doe analisia 4. irudian agertzen da eta eragina duen faktoreen azterketa eta elkarreraginen azterketa biltzen ditu. Eragin faktoreen azterketa nagusia xede aldagaian eragin handiagoa duten aldaketak zehazteko erabiltzen da, eta horrela diseinu aldagai garrantzitsuak dira. Faktoreen arteko elkarreragina faktoreen maila zehazteko eta diseinu aldagaien arteko akoplamendu maila murrizteko aztertzen da. Konparatu beste faktore batzuen aldaketa maila diseinu faktorea altua edo baxua denean. Axiom independentearen arabera, diseinu optimoa ez da bata bestearengana lotzen, beraz, aldatu aldagai txikiagoa den maila.
Artikulu honetan soldadura tresnaren analisiaren emaitzak hauek dira: diseinu parametro garrantzitsuak kanpoko arku erradioa eta tresnaren zabalera dira. Bi parametroen maila "altua" da, hau da, erradioak balio handiago bat hartzen du DOEn, eta zirrikituaren zabalerak ere balio handiagoa hartzen du. Parametro garrantzitsuak eta haien balioak zehaztu ziren, eta gero beste hainbat parametro erabili ziren diseinua ansys-en diseinua optimizatzeko, soldadura-makinaren funtzionamendu maiztasunarekin bat etor dadin. Optimizazio prozesua honako hau da.
3.3 Xede parametroen optimizazioa (Tresneria maiztasuna)
Diseinu optimizazioaren parametroaren ezarpenak Doe-ren antzekoak dira. Aldea zera da: bi parametro garrantzitsuen balioak zehaztu direla, eta gainerako hiru parametroak propietate materialekin lotuta daudela, zarata gisa kontsideratzen direnak eta ezin dira optimizatu. Egokitako gainerako hiru parametroak zirrikituaren, luzera eta tresnaren zabalera dira. Optimizazioak azpiproblemaren hurbilketa metodoa erabiltzen du Ansys-en, eta hori oso erabilitako metodoa da ingeniaritzako arazoetan, eta prozesu espezifikoa ez da onartzen.
Azpimarratzekoa da xede aldagaiaren maiztasuna erabiltzea funtzionamenduan trebetasun pixka bat behar dela. Diseinu parametro ugari eta aldakuntza ugari baitaude, tresnaren bibrazio moduak intereseko maiztasun-tartean asko dira. Analisi modalaren emaitza zuzenean erabiltzea zaila da - Aginduzko modua aurkitzea, sekuentzia-sekuentzia modua aldatzen baita parametroak aldatzen direnean, hau da, jatorrizko modua aldatzen ari den maiztasun naturala. Hori dela eta, artikulu honek azterketa modala hartzen du lehenengo eta, ondoren, Modal Superposizio metodoa erabiltzen du maiztasun erantzunaren kurba lortzeko. Maiztasun erantzunaren kurbaren gailur-balioa aurkituz, dagokion maiztasun modala ziurtatu dezake. Oso garrantzitsua da optimizazio automatikoko prozesuan, modalitatea eskuz zehazteko beharra ezabatuz.
Optimizazioa amaitu ondoren, tresnaren lan-maiztasuna xede maiztasunetik oso gertu egon daiteke, eta akatsa optimizazioan zehaztutako tolerantziaren balioa baino txikiagoa da. Puntu honetan, tresneria diseinua funtsean zehazten da, eta ondoren, produkzio-diseinurako tolerantziak fabrikatzeko.
3.4 Tolerantzia Diseinua
Diseinu estruktural orokorra diseinu parametro guztiak zehaztu ondoren osatu da, baina ingeniaritza arazoetarako, batez ere ekoizpen masiboaren kostua kontuan hartuta, tolerantzia diseinua ezinbestekoa da. Zehaztasun baxuaren kostua ere murriztu egiten da, baina diseinuko neurriak betetzeko gaitasunak kalkulu kuantitatiboak egiteko kalkulu estatistikoak behar ditu. ANSYS PDS Probabilitatearen Diseinu Sistemak hobeto aztertu dezake diseinu parametroaren tolerantziaren eta xede parametroaren tolerantziaren arteko erlazioa eta erlazionatutako txosten fitxategiak sor ditzake.
3.4.1 PDS Parametroen ezarpenak eta kalkuluak
DFSSen ideiaren arabera, tolerantziaren analisia diseinu parametro garrantzitsuetan egin behar da, eta beste tolerantzia orokorrak enpirikoki zehaztu daitezke. Artikulu honen egoera nahiko berezia da, izan ere, mekanizazio gaitasunaren arabera, diseinu geometrikoaren parametroen fabrikazio tolerantzia oso txikia da, eta efektu gutxi du azken tresna maiztasunean; Lehengaien parametroak asko desberdinak dira hornitzaileengatik, eta lehengaien prezioen prezioak tresneria prozesatzeko kostuen% 80 baino gehiago izaten dira. Beraz, propietate materialengatik zentzuzko tolerantzia sorta ezarri behar da. Hemen agertzen diren material propietate garrantzitsuak dira elastikotasunaren eta soinu uhinen hedapenaren abiadura.
Tolerantzia analisiak Ausazko Monte Carlo simulazioa erabiltzen du ansys-en latinezko hipercube metodoa dastatzeko, laginketaren puntuak uniforme eta zentzuzkoak banatzea eta puntu gutxiagok korrelazio hobea lor dezakeelako. Paper honetan 30 puntu multzo daude. Demagun hiru parametro materialen tolerantziak Gauss-en arabera banatzen direla, hasieran goiko eta beheko muga emanez, eta ondoren Ansys-en kalkulatu.
3.4.2 PDS Emaitzak aztertzea
PDS kalkulatzeko bidez, 30 laginketa puntuan dauden xede-balio aldakorrak ematen dira. Xede aldagaien banaketa ez da ezagutzen. Parametroak berriro finkatzen dira Minitab softwarea erabiliz, eta maiztasuna funtsean banatzen da banaketa normalaren arabera. Horrek tolerantziaren analisiaren estatistikaren teoria bermatzen du.
PDS kalkuluak diseinu aldagaiaren moldaketa egokia ematen du xede aldagaiaren tolerantziara: non y xede aldagaia dagoen, X diseinu aldagaia da, C korrelazio koefizientea da eta i zenbakia da.
Horren arabera, xede tolerantzia diseinu-aldagai bakoitzari esleitu ahal zaio tolerantzia diseinuaren zeregina osatzeko.
3.5 Egiaztapen esperimentala
Aurrealdea soldadura tresna osoaren diseinu prozesua da. Osatu ondoren, lehengaiak diseinuak onartzen dituen tolerantzia materialen arabera erosten dira eta gero fabrikaziora bidali dira. Maiztasuna eta proba modalak egiten dira fabrikazioa amaitu ondoren, eta erabilitako proba metodoa frankotiratzaile proben metodo sinpleena eta eraginkorrena da. Gehien aipatutako indizea maiztasun axiala da, azelerazio sentsorea lan-azalera erantsita dagoelako, eta beste muturra norabide axialetik jotzen da eta tresnaren benetako maiztasuna azterketa espektral bidez lor daiteke. Diseinuaren simulazioaren emaitza 14925 Hz da. Probaren emaitza 14954 Hz da, maiztasunaren bereizmena 16 Hz da, eta gehienezko errorea% 1 baino txikiagoa da. Ikus daiteke kalkulu modalean elementuen simulazio finituaren zehaztasuna oso altua dela.
Proba esperimentala gainditu ondoren, tresneria ultrasoinu soldadura makinan ekoizten eta muntatzen da. Erreakzioaren egoera ona da. Lana urte erdi baino gehiago egonkorra izan da eta soldaduraren kualifikazio tasa altua da, eta horri esker, hiru hilabeteetako zerbitzu-bizitza gainditu du ekipamendu orokorreko fabrikatzaileak agindu duena. Horrek erakusten du diseinua arrakastatsua dela eta fabrikazio prozesua ez dela behin eta berriz aldatu eta egokitu, denbora eta eskulanak aurreztu.
4 Ondorioz
Artikulu honek ultrasoinu plastikozko soldaduraren printzipioarekin hasten da, soldadura ardatz teknikoa nabarmentzen du eta tresna berrien diseinua proposatzen du. Ondoren, erabili elementu finituen funtzio indartsua diseinua zehazki aztertzeko eta 6 - Sigma Diseinuaren Ideia DFSS-aren diseinua eta kontrolatu diseinu parametro garrantzitsuak Ansys Doe Diseinu esperimentalaren eta PDS Tolerantziaren analisiaren bidez, diseinu sendoa lortzeko. Azkenean, tresneria behin fabrikatu zen, eta diseinua zentzuzkoa zen maiztasun esperimentalaren proba eta benetako ekoizpen egiaztapenaren arabera. Gainera, diseinu metodo multzo hau bideragarria eta eraginkorra dela frogatzen du.
Post ordua: Nov - 04 - 2020