Ultrasonik Kaynak Nedir?

Tıbbi Parça İmalatı İçin Bir Kılavuz

Yaklaşık on iki yıldır çoğunlukla tıbbi hatlarda ultrasonik kaynak makineleri işletiyorum. Kateterler, serum setleri, filtre muhafazaları-adını siz koyun. İnsanlar bana sürekli ultrasonik kaynağın gerçekte ne olduğunu soruyor ve ben de onlara bunun temelde plastiği eritmek için ses kullanmak olduğunu söylüyorum. Duyabileceğinizin çok üzerindeki yüksek-frekanslı titreşimler, tam eklem yerinde sürtünme ısısı üretir. Tutkal yok, vida yok, karışıklık yok.

Makine Nasıl Çalışır?

Dört parça sistemi oluşturur. Güç kaynağı duvar akımınızı alır ve uygulamanıza bağlı olarak bunu 20 veya 40 kHz-bazen 15 veya 35 kHz'e çıkarır. Dönüştürücü yığının üstünde bulunur; İçinde elektrik sinyalini fiziksel harekete dönüştüren piezoelektrik seramikler var. Ortadaki güçlendirici bu hareketi güçlendirir veya azaltır. Alttaki korna aslında sizin tarafınıza dokunuyor.

Çalıştığım çoğu mağaza daha büyük parçalar için 20 kHz kullanıyor. Küçük konektörler veya ince-duvar işleri yaparken 40 kHz daha iyidir-daha az kuvvettir, hassas geometriye karşı daha hassastır. Branson, Dukane, Herrmann-hepsi sağlam ekipmanlar üretiyor. Birini seçin ve dürüstçe ona bağlı kalın. Öğrenme eğrisi platform değiştirmeden yeterince diktir.

Parça fikstürün içine giriyor, korna iniyor. Makine önceden ayarlanmış bir kuvvet veya konumda tetiklenir. Titreşimler başlıyor. Enerji, enerji yönlendiricinizin veya kesme ekleminizin bulunduğu eklem arayüzünde yoğunlaşır. Plastik bir saniyeden çok daha kısa bir sürede erir. Malzeme soğurken korna basıncı korur. Tamamlamak. Testi çekin, bir sonrakine geçin.

Proses Parametreleri

Genlik, insanların düşündüğünden daha önemlidir. Mikron cinsinden ölçülen, boynuz yüzeyindeki-tepeden-tepeye harekettir. Malzeme ve bağlantı boyutuna bağlı olarak genellikle 20-100 mikron. Enerji yönlendirici geometrilerine bakmaları gerekirken zayıf bir kaynağı düzeltmek için genliği kranklayan adamlar gördüm. Daha yüksek genlik parçaya daha fazla enerji aktarır elbette, ancak aynı zamanda yanma veya markalama riski de taşır.

Tıbbi parçalarda kaynak süresi kısalıyor. Çeyrek saniye, yarım saniye. Belki büyük bir kesme ekleminde tam bir saniye. Bundan daha uzun sürerse muhtemelen yanlış bir şey yapıyorsunuz demektir-ya bağlantı tasarımınızda çalışma yapılması gerekiyor ya da malzemeniz ultrasonik için uygun değil. Kötü bir alet tasarımını kurtarmak için iki-saniyede kaynak yapan insanlar gördüm. Sonu iyi bitmiyor.

Tutma süresi, plastik kurulurken baskıyı sürdürür. Kaynak sürenizin yarısı iyi bir başlangıç ​​noktasıdır. Naylon veya PP'yi çok kısa keserseniz bağlantı yeri ayrılır çünkü kristal yapı henüz yerine oturmamıştır.

Kuvvet göründüğünden daha yanıltıcıdır. Yeterli değilse korna sekerek tutarsız bir temasa neden olur. Çok fazla ve düzgün bir şekilde erime şansı bulamadan enerji yöneticisini eziyorsunuz. Daha küçük tıbbi parçalar için genellikle 200-400 N civarından başlıyorum ve oradan çeviriyorum.

Malzeme Seçimi

Amorf Plastikler

ABS kaynak yapılması en kolay malzemedir. Dönem. İyi enerji iletimi, geniş işlem penceresi, birçok günahı affeder. Sürecin prototipini yapıyorsanız veya birisine öğretiyorsanız ABS ile başlayın. Polikarbonat da iyi kaynak yapar ancak kalıplamadan kaynaklanan artık gerilime dikkat edin-PC, ultrasonik enerjiyle çarptığınızda gerilim yükselticileri çatlamayı sever. Biz onu kapının bulunduğu yere kadar takip edene kadar her defasında bir grup teşhis yuvasında çatlak oluştu.

Polistiren ve akrilik iyi davranır. CYROLITE, IV konektörlerinde ve kanla-temas uygulamalarında çokça görülür. Amorf malzemeler, tam olarak istediğiniz sıcaklık aralığında kademeli olarak yumuşar. Eriyik akar, bağlantı yüzeyini ıslatır, zincirler arayüz boyunca yayılır. Kaynakları temizleyin.

Yarı Kristal Plastikler

Şimdi zorlu bölgeye giriyoruz. Polipropilen, naylon, asetal, polietilen-tümü yarı kristallidir. Ultrasonik enerjiyi iletmek yerine dağıtan düzenli moleküler bölgelere sahipler. Keskin erime noktası, malzemenin katı halden sıvı hale hızla geçtiği ve ardından anlık sıcaklık düşüşlerini yeniden katılaştırdığı anlamına gelir. Çok az çalışma süresi.

PP ve PE tıbbi şırıngaların, kapların ve kapakların-her yerindedir. Kaynak yaparlar, ancak hermetik sızdırmazlık gerektiren herhangi bir şey için daha yüksek genliğe, yakın-saha kurulumuna (bağlantıya yakın boynuz) ve kesme bağlantılarına ihtiyacınız vardır. Enerji direktörleri tek başına sızıntıyı-geçirmeyen PP montajları için yeterli olmayacaktır. Deneyen çok fazla insan gördüm.

Naylon suyu sünger gibi emer. Bir hafta boyunca rafta bekleyen parçalar, kalıplama makinesinden yeni çıkan parçalardan farklı şekilde kaynaklanacaktır. Kaynak işlemi sırasında nem 100 derecede kaynar ve bağlantı yerinde gözeneklilik oluşturur. Naylonunuzu kurutun veya çabuk kaynak yapın.

Hızlı Referans

Malzemelerin Karıştırılması Hakkında

İnsanlar farklı plastiklerin kaynaklanması hakkında sorular soruyor. Kısa cevap: çoğunlukla hayır. ABS'den PC'ye geçiş, kimyasal olarak uyumlu oldukları için çalışır-bu nedenle PC/ABS karışımları mevcuttur. Erime sıcaklıklarının birbirinden yaklaşık 40 derece F dahilinde olması gerekir. PP'den PE'ye mi? Unut gitsin. Her ikisinin de poliolefin olduğunu biliyorum ama bağlanmazlar.

Cam dolgusu bazı şeyleri değiştirir. %20'ye kadar olan oran genellikle-daha sert malzemenin enerjiyi daha iyi iletmesine yardımcı olur. %30'u geçtiğinde bağlantı arayüzünde düzgün bir kaynak yapmaya yetecek kadar polimer yok. Alev geciktiriciler sorun yaratır. Yüzeydeki yağlayıcılar daha kötüdür. Bir zamanlar tedarikçinin parçalarında silikon kalıbın çıkmasından kaynaklanan bir kirlenme sorunu vardı. Anlamak üç gün sürdü.

Ortak Tasarım

Ultrasonik kaynakta her şey bağlantı tasarımına bağlıdır. Kötü bağlantılar kaynak yapmaz, nokta. Bütün gün parametreleri değiştirebilirsiniz ve bu, temelde kusurlu bir geometriyi düzeltmez.

Enerji Direktörleri

Standart enerji yöneticisi, tek bir birleşme yüzeyine kalıplanmış üçgen bir çıkıntıdır. Üçgenin noktası karşıt düz yüze temas ediyor. Küçük temas alanı yüksek enerji konsantrasyonu anlamına gelir. Plastik hızla eriyor, eklem yerini doldurmak için dışarı akıyor. 90 amorf maddeler için iç açı. 60 yarı kristal- için derece daha keskin nokta daha hızlı katılaşmayı telafi eder.

Yükseklik tipik olarak 0,5 ila 1,0 mm arasındadır. Daha küçük parçalar, daha küçük ED. Taban genişliği 90 derecelik bir yönetmenin yüksekliğine uygundur. Sürekli gördüğüm bir şey var: Küf aşınması zamanla enerji yönlendiricisini tamamlıyor. Yeni alet harika kaynaklar sağlıyor. Altı ay sonra kaynaklar zayıflıyor. Bu olduğunda ED geometrinizi kontrol edin.

Adım ve Dil-ve-Oluk

Adım eklemi hizalamayı artırır. Bir parçanın yükseltilmiş bir basamağı, diğer parçanın ise buna uygun bir girintisi vardır. ED basamakta oturuyor. Parçalar kendi kendine-yerleşir. Flash dışarı çıkmak yerine açık alana giriyor. Görünür kaynak çizgileri istemediğiniz kozmetik uygulamalar için idealdir.

Dil-ve-oluk, bir oluğa oturan çıkıntılı dil ile bunu daha da ileri götürür. Her iki tarafta da flaş bulunur. Dezavantajı ise takım toleranslarının daha dar olmasıdır-dilin her iki tarafında eşit açıklığın kalıpta tutulması zordur.

Kesme Bağlantıları

Yarı kristal parçalar üzerindeki hermetik contalar için kesme bağlantıları- tartışılamaz. Kaynak sırasında hafif girişimli iki duvar birbirinin üzerinden kayıyor. Duvarlar birbirine yaklaştıkça eriyor. Sürekli yayma eylemi boşlukları ve sızıntı yollarını ortadan kaldırır.

Kaynak süreleri ED bağlantılarından 3-4 kat daha uzun sürer. Daha fazla malzeme erimesi, daha fazla enerji gerektirir. Parazit genellikle kenar başına 0,2-0,4 mm'dir. Çok gevşek ve tam erime elde edemiyorsunuz. Çok sıkı olduğundan parçalar kaynak için bir araya getirilmeyecektir. Boyutsal kontrol önemlidir.

Filtre muhafazaları, sıvı depoları, basınç-kesme bağlantısını tutan herhangi bir şey. PP üzerinde hiçbir zaman tek başına bir enerji yöneticisi ile güvenilir bir hermetik mühür elde edemedim. Bazıları sahip olduklarını iddia ediyor. Üretimde bu kadar başarılı olduğunu görmedim.

Tıpta Uygulamalar

IV setleri ekmek ve tereyağıdır. Damlama odaları, konektörler, sivri uçlar, bağlantı noktaları-hepsi kaynaklıdır. Yapışkan olmaması, sızıntı veya kalıntı konusunda biyouyumluluk endişesi olmadığı anlamına gelir. Tek bir IV setinde dört veya beş kaynaklı bağlantı bulunabilir. Yüksek-hızlı döner sistemler saatte binlerce kez çalışabilir.

Filtreleme çok büyük. Kan filtreleri, diyaliz kartuşları, solunum filtreleri. Membran mahfazanın içine gömülür. Kaynak, filtre ortamına zarar vermeden çevreyi kapatır. Herhangi bir sızıntı yolu ve filtre, içinden geçmek yerine-sıvıyı atlamak işe yaramaz. Kesme bağlantıları, %100 muayene, proses yeterlilik çalışmaları. FDA bu işlerle uğraşmıyor.

İlaç dağıtımı büyümeye devam ediyor. İnsülin kalemleri, otomatik-enjektörler, inhalerler. Cihaz başına birden fazla alt montaj. İnce membran contalı giyilebilir yamalar-burulmalı kaynak sistemlerinin parladığı yer burasıdır. Düzenli doğrusal titreşim ince filmleri delebilir. Burulma birimlerinin yatay salınım düzeni daha yumuşaktır.

Tanılama kartuşları hızlı çalışır. Test şeridi muhafazaları, numune kapları, reaktif kuyucukları. Bir saniyenin altında çevrim süreleri. Bu parçalar küçük olduğundan ve toleranslar dar olduğundan konumlandırma kritik öneme sahiptir. Robotik taşıma, parçaları özel kaynak istasyonlarına besler.

Kalite ve Süreç Kontrolü

Modern kaynakçılar her şeyi kaydeder. Gerçek kaynak süresi, sağlanan enerji, en yüksek güç, çökme mesafesi. Sınırlarınızı belirlediğinizde makine pencerenin dışındaki her şeyi işaretler. Her kritik bağlantıda SPC çizelgeleri çalıştırıyoruz. Bir trendi reddedilmeden önce yakalayın.

Çekme testi kaynağı doğrular. Çekme testi fikstürleri parçayı tutar ve kopma kuvvetini ölçer. Numuneleri vardiya başlangıcında, üretim boyunca periyodik olarak ve vardiya sonunda çalıştırın. Basınç-tutma düzenekleri- için patlama testi onu doldurun, başarısız olana kadar basıncı artırın, nerede ve hangi PSI'da olduğunu kaydedin.

Enine-kesitler size eklemin içinde neler olduğunu anlatır. Epoksiye monte edin, kaynağı kesin, yüzeyi cilalayın, büyütülmüş olarak bakın. Tam erime ve akış homojen görünüyor. Eksik füzyon görünür bir arayüz gösterir. Gözeneklilik nem veya kirlenme anlamına gelir. Parametreleri optimize etmek için geliştirme sırasında bunu yapın. Doğrulamak için bunu üretimde periyodik olarak yapın.

Sorun giderme

Zayıf Kaynaklar

İlk kontrol ettiğim şey enerji yöneticisi geometrisidir. Bir parçayı alın, büyütülmüş olarak ona bakın. Nokta keskin mi yoksa yuvarlatılmış mı? Aşınmış kalıplar ED'leri tamamlar ve çekme testi sayıları düşene kadar kimse bunu fark etmez.

İkincisi korna temasıdır. Düzensiz temas, eşit olmayan enerji dağıtımı anlamına gelir. Yanlış hizalama, tüm enerjiyi eklemin bir tarafına aktarır. Parçadaki tanık izlerini arayın-onlar size kornanın gerçekte nereye dokunduğunu söyleyecektir.

Üçüncüsü, malzeme parti değişimidir. Yeni reçine partisi, dün işe yarayan kaynak parametreleri bugün çalışmıyor. Karışımın yeniden öğütülmesi akış özelliklerini değiştirir. Bir tedarikçi bize haber vermeden %15 oranında yeniden öğütme eklemeye başladığında bu konuda yanılmıştık.

Kalıplama ve kaynaklama arasındaki zamanlama da önemlidir. Makineden yeni çıkan sıcak parçalar, gece boyunca çöp kutusunda bekleyen soğuk parçalardan farklı davranır. Standartlaştırın veya buna göre ayarlayın.

Flaş Sorunları

Çok fazla flaş genellikle çok fazla enerji anlamına gelir. Önce genliği geri çekin. Daha sonra kaynak zamanı. Sonra zorla. Her seferinde bir değişken, yoksa onu gerçekte neyin düzelttiğini asla çözemezsiniz.

Ortak tasarım da yardımcı olabilir. Flaş,-kaynak çevresi çevresinde küçük bir girintiyi hapseder-yer değiştiren malzemeyi yakalar. Basamak bağlantıları boşluk boşluğundaki flaşı gizler. Yerleşik-çözümler, sorunu parametrelerle düzeltmeye çalışmaktan daha iyidir.

Çatlama ve Parça Hasarı

PC stres konsantrasyonlarında çatlar. Keskin köşeler, kapı kalıntıları,-soğuma gradyanlarından kaynaklanan stresle kalıplanmış-tüm potansiyel çatlak başlangıç ​​bölgeleri. Bazen çözüm kaynak parametrelerini değil kalıplama parametrelerini değiştirmektir.

Soğuk parçalar kırılgandır. Depo kışın 50 derece F'ye ulaşıyor, parçalar soğuk geliyor, erimek yerine çatlıyor. Isınmalarını sağlayın veya kaynakçının önündeki hatta bir ısıtıcı koyun.

Kozmetik yüzeylerde boynuz izleri var mı? Tetik kuvvetini azaltın, korna yüzeyini parlatın veya korna ile parça arasına ince bir Mylar film koyun. Film plastik yerine istismarı ele alıyor.

Ekipman Bakımı

Korna durumu her şeydir. Çatlaklar, oyuklar, aşınma olukları-hepsi enerji aktarımını etkiler. Günlük görsel inceleme, haftalık empedans kontrolü. Çatlak bir korna çalıştığında farklı ses çıkarır-değiştiğini duyabilirsin. Felaket bir şekilde arızalanmadan önce değiştirin. Çatlak boynuzların dönüştürücülere zarar verdiğini gördüm ve bu pahalı bir onarımdır.

Dönüştürücüler zamanla bozulur. Piezo seramikleri verimliliğini kaybeder. Çıkış, kaynaklar arızalanmaya başlayıncaya kadar fark edemeyeceğiniz kadar yavaş yavaş düşer. Periyodik çıktı ölçümü düşüşü yakalar. Arızayı beklemek yerine bir programa göre değiştirin.

Demirbaşlar aşınır. Parçalar aynı noktalarda duruyor, plastik metale sürtüyor, boyutlar değişiyor. Periyodik olarak çizim spesifikasyonlarını kontrol edin. Toleranslar açıldığında yeniden inşa edin veya değiştirin. Aşınmış bir fikstür parçanın konumunu değiştirir, bu da kaynak kalitesini değiştirir ve yakalamazsanız hayalet sorunların peşinde koşarsınız.

Düzenleyici Notlar

ISO 13485 tıbbi cihazlar için kalite yönetimini kapsar. Proses doğrulaması-IQ, OQ, PQ-kaynak operasyonunuzun sürekli olarak kabul edilebilir ürün haline geldiğini gösterir. Her şeyi belgeleyin. Değişiklik kontrolü parametrelere, takımlara ve malzemelere uygulanır. Uygun belgeler olmadan bir şeyi değiştirirseniz uyumsuzlukla karşılaşırsınız.

Ultrasonik kaynak temiz odalarda iyi çalışır. Buhar yok, minimum partikül var, damlayan veya sıçrayan sıvı yapıştırıcı yok. Ekipman kontrollü ortamlara kolayca entegre olur. Sadece bakım planına uyun ve parçaları makine gresi veya kesme yağıyla kirletmeyin.

Ayrılık Düşünceleri

Önce uygulamaya göre malzemenizi seçin. Daha sonra kaynak yapıp yapmadığını anlayın. ABS ve PC size en geniş proses penceresini sunar. PP ve naylon daha fazla dikkat gerektirir ancak bunlar yapılabilir. Yarı kristal malzemeler üzerindeki hermetik contalar için kesme bağlantıları. Geriye kalan çoğu şey için enerji yöneticileri.

Takımları satın almadan hemen önce bağlantı tasarımınızı yapın. Kalıp kesildikten sonra kötü bir bağlantı tasarımının düzeltilmesi pahalı ve sinir bozucudur. Kaynak denemeleri için örnek parçaları ekipman tedarikçinize gönderin. Bunu bütün gün yapıyorlar-bırakın doğru parametreleri bulmanıza yardımcı olsunlar.

Sorunların çoğu temellere dayanmaktadır: parça boyutları, malzeme tutarlılığı, ekipmanın durumu. Enerji direktörünüz yuvarlanmışsa veya armatürünüz aşınmışsa süslü izleme sistemleri yardımcı olmayacaktır. Temel konularda uzmanlaşın ve gerisi takip eder.