Почему ультразвуковой резак для пластика более популярен и полезен

Почему ультразвуковой резак для пластика более популярен и полезен?

В области обработки пластика технология резки является чрезвычайно важной частью. Традиционные методы резки часто выявляют множество недостатков при работе с пластиковыми материалами, и появление ультразвуковых ножей для резки пластика принесло новые решения в эту область.

I. Углубленный анализ принципов работы

Работа ультразвуковых ножей для резки пластика основана на уникальных акустических и термодинамических принципах. Его основные компоненты включают ультразвуковые генераторы, преобразователи и режущие головки.

(I) Ультразвуковой генератор

Функция ультразвукового генератора заключается в преобразовании обычного сетевого электричества в высокочастотные сигналы переменного тока. Этот процесс аналогичен «преобразованию» обычного тока в форму тока с определенной частотой. Вообще говоря, генерируемая им частота может достигать 20 кГц или даже выше. Например, распространенные частоты 20 кГц, 30 кГц, 40 кГц и т. д. Разные частоты подходят для резки пластика разной толщины и материалов. Более высокие частоты позволяют добиться более тонкой резки, в то время как более низкие частоты могут быть более выгодными при резке более толстых пластиковых материалов.

(II) Преобразователь

Преобразователь выполняет ключевую миссию по преобразованию энергии. Он получает высокочастотные сигналы переменного тока от ультразвукового генератора и эффективно преобразует электрическую энергию в механическую энергию с помощью внутренних пьезоэлектрических керамик и других компонентов, то есть генерирует ультразвуковые колебания. Эти ультразвуковые колебания распространяются в среде с чрезвычайно высокой частотой, обеспечивая энергетическую основу для последующего процесса резки. Взяв в качестве примера пьезоэлектрический керамический преобразователь, когда к пьезоэлектрической керамике прикладывается сигнал переменного тока, пьезоэлектрическая керамика будет производить соответствующую деформацию расширения и сжатия в соответствии с частотой и интенсивностью электрического сигнала. Эта быстрая деформация расширения и сжатия является источником вибрации.
(III) Режущая головка​
Режущая головка — это часть, которая непосредственно воздействует на пластиковый материал. Ультразвуковая вибрация, генерируемая преобразователем, передается на режущую головку через амплитудный стержень, заставляя режущую головку вибрировать с небольшой амплитудой на чрезвычайно высокой частоте (например, десятки тысяч раз в секунду). Когда режущая головка соприкасается с пластиковым материалом, ее высокочастотная вибрация заставляет молекулы пластикового материала создавать интенсивное трение. Из-за тепла, выделяемого молекулярным трением, локальная температура пластикового материала быстро повышается и достигает точки плавления или размягчения пластика. В это время пластиковый материал частично размягчается или даже плавится под действием режущей головки, и режущая головка может легко отделить пластиковый материал и завершить процесс резки. Например, при резке поликарбонатного пластика высокочастотная вибрация лезвия быстро заставляет молекулы пластика в зоне контакта генерировать тепло за счет трения, и первоначально твердый пластик размягчается при высокой температуре, так что его можно плавно разрезать.

II. Значительные преимущества полностью представлены​
По сравнению с традиционными методами резки пластика, ультразвуковые ножи для резки пластика продемонстрировали множество значительных преимуществ, которые позволили им постепенно выделиться в индустрии обработки пластика.​

(I) Отличная точность резки​
Микроразмерный контроль: Традиционные режущие инструменты, такие как механические ножи, трудно добиться высокой точности при резке микроразмерных пластиковых деталей или выполнении тонкой резки из-за ограничений физического размера лезвия. Амплитуда вибрации ультразвукового ножа для резки пластика чрезвычайно мала, и положение резки можно точно контролировать. В электронной промышленности, для резки крошечных корпусов электронных компонентов из пластика, ультразвуковые ножи могут достигать субмиллиметровой или даже более тонкой точности резки, обеспечивая точность размеров корпуса компонента и удовлетворяя строгим требованиям электронных компонентов к точным размерам.​
Отличное качество кромки: Традиционные методы резки склонны к образованию заусенцев, зазоров или деформаций на режущих кромках пластиковых материалов. Во время процесса резки ультразвуковой резак режет за счет локального нагрева и плавления, поэтому режущая кромка относительно гладкая, а зона термического влияния невелика. При резке акриловых пластин кромка после ультразвуковой резки может достигать высокого качества поверхности без последующей шлифовки, что значительно сокращает последующие этапы обработки и повышает эффективность производства.​

(II) Эффективная и быстрая резка​
Высокочастотная вибрация повышает эффективность: Лезвие ультразвукового резака вибрирует с чрезвычайно высокой частотой, до десятков тысяч раз в секунду. Эта высокочастотная вибрация позволяет завершить процесс резки за короткое время. По сравнению с традиционной механической резкой, такой как пиление или стрижка, ультразвуковая резка намного быстрее. На производственной линии резки крупногабаритных пластиковых труб использование ультразвуковых резаков может значительно увеличить скорость резки, а количество резов за единицу времени значительно увеличивается, тем самым повышая общую эффективность производства.​
Снижение сопротивления материала: Высокочастотная вибрация головки лезвия снижает сопротивление трению между лезвием и пластиковым материалом. В традиционном методе резки трение между лезвием и материалом велико, что не только влияет на скорость резки, но и легко приводит к износу лезвия. При резке ультразвуковой резак имеет небольшое сопротивление трению, процесс резки более плавный, и он может быстро проникать в пластиковый материал, дополнительно повышая эффективность резки.​

(III) Сильная адаптивность материала​
Совместимость с различными пластиковыми материалами: Будь то распространенные общие пластмассы, такие как полиэтилен (PE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), или инженерные пластмассы, такие как поликарбонат (PC), нейлон (PA) и т. д., ультразвуковые ножи для резки пластика могут хорошо адаптироваться. Хотя точки плавления и молекулярные структуры различных пластиковых материалов различны, ультразвуковые ножи для резки могут автоматически регулировать эффект резки в соответствии с характеристиками материала путем локального нагрева и плавления. Для некоторых эластичных пластмасс или липких пластмасс, которые трудно резать традиционными ножами, ультразвуковые ножи для резки также могут легко справиться с ними.​
Преимущества резки композитных материалов: При работе с пластиковыми композитными материалами, содержащими армированные волокном материалы, традиционные методы резки склонны к разрыву волокон, расслоению и другим проблемам. Когда ультразвуковые ножи для резки режут такие композитные материалы, они могут уменьшить повреждение волокон и сохранить структурную целостность композитных материалов, потому что они генерируют тепло за счет молекулярной вибрации. При резке пластиков, армированных углеродным волокном (CFRP), ультразвуковые ножи для резки могут обеспечить высококачественную резку, избежать вытягивания волокон и расслоения, а также обеспечить производительность композитных изделий.​

(IV) Увеличенный срок службы инструмента​
Снижение физического износа: Во время процесса резки пластика лезвие традиционного режущего инструмента легко изнашивается и затупляется из-за прямого трения и давления между материалом и режущим инструментом. Лезвие ультразвукового режущего инструмента для пластика в основном размягчает материал для резки за счет высокочастотной вибрации, а не полагается на острое лезвие для жесткой резки. Относительное движение между лезвием и пластиковым материалом значительно снижает физический износ, тем самым продлевая срок службы инструмента. При нормальном использовании срок службы обычного ультразвукового режущего лезвия может быть увеличен в несколько или даже в десятки раз по сравнению со сроком службы традиционного механического режущего инструмента.​
Функция самоочистки: Во время процесса резки высокочастотная вибрация лезвия также оказывает определенный эффект самоочистки. Режущие продукты, такие как пластиковый мусор, нелегко прилипают к лезвию, уменьшая ухудшение производительности и засорение инструмента, вызванное накоплением мусора. Это не только обеспечивает непрерывный и стабильный ход процесса резки, но и дополнительно продлевает эффективное время использования инструмента, снижая затраты на замену инструмента и трудоемкость технического обслуживания.​

(V) Характеристики защиты окружающей среды и энергосбережения​
Низкое энергопотребление: Во время рабочего процесса ультразвукового ножа для резки пластика основное энергопотребление сосредоточено в ультразвуковом генераторе, преобразующем сетевое электричество в высокочастотный переменный ток, и звене преобразования энергии преобразователя. По сравнению с некоторыми традиционными режущими устройствами с высоким энергопотреблением, такими как лазерные резаки, ультразвуковые ножи потребляют значительно меньше энергии. При выполнении тех же требований к резке энергопотребление ультразвукового режущего оборудования может составлять лишь небольшую часть от энергопотребления лазерного режущего оборудования. Это может эффективно снизить производственные затраты для крупных компаний по переработке пластмасс, а также соответствует текущей социальной пропаганде энергосбережения и сокращения выбросов.​
Отсутствие загрязнения: Традиционные методы резки, такие как газовая резка, могут производить вредные газы и дым, которые загрязняют окружающую среду; большое количество мусора, образующегося при механической резке, также требует специальной обработки. Во время процесса резки ультразвуковые ножи для резки не производят вредных газов и жидких отходов. Пластиковый мусор, образующийся при резке, относительно невелик и легко собирается и обрабатывается, что оказывает минимальное загрязнение окружающей среде. Это более экологичный метод резки пластика.