施耐德电气工程实验室(SEL)发明、设计和制造保护全球电网的数字产品和系统。他们的技术可以防止停电,使客户能够以更低的成本提高电力系统的可靠性和安全性。SEL为地下或垫装式变压器、地下或垫装式开关设备和分段柜、接线盒和接头提供各种故障指示器。最近,SEL在组装他们提供的众多重置故障指示器之一时遇到了困难。该产品由聚碳酸酯-Makrolon 2607制成,项目是将透明镜片显示屏焊接到组件机身上。由于该产品是设计用于恶劣、浸没和腐蚀性环境,超声波焊接外壳的密封性经过测试,可以承受-40°C到+65°C的温度范围。

使用气动超声波焊接机产品合格率低得令人无法接受:

SEL的气动超声波焊接工艺产品合格率低得令人无法接受。焊缝不一致,导致非密封焊缝泄漏。在三年的时间里,焊接工艺和DOE(试验设计)一直指向相同的小焊接工艺窗口,具有高下行速度和非常短的焊接时间。SEL的工程师们正在考虑重新设计塑料注塑模具,以获得更平坦的焊接表面。然而,在对注塑模具进行昂贵的更改之前,他们将多套零件带到了Dukane的应用实验室。

使用iQ伺服超声波焊接图形功能确定问题:

Dukane的20 kHz频率iQ系列伺服控制超声波焊接系统与Melt-Match®技术一起用于对样品零件进行测试。iQ伺服焊接机图表显示,由于焊接区下方有一个空心区域,零件就像一个弹簧,并且比喇叭运动更快地塌陷,导致不一致和泄漏的焊缝。因此,有必要使用不同的焊接速度。

伺服驱动超声波焊接精确控制和可重复性实现100%的产量:

Dukane高级应用工程师Ken Holt表示:"当初始焊接速度较慢且在焊接距离上逐渐增加时,这种级别的聚碳酸酯Makrolon 2607焊接效果非常好。尽管旧的气动系统能够在焊接过程中改变力,但由于需要时间将空气移入或移出气缸,因此变化率受到限制。而伺服系统能够达到50in/s2的加速度,相当于在0.020s内将速度改变1in/s。Dukane专利的Melt-Match®技术通过允许在焊接过程中使用10个离散速度值进一步扩展了这一能力。

iQ伺服精确控制和改变焊接速度(焊缝塌陷的速度)的能力被证明是焊接防漏零件的关键因素。尝试了许多设置,直到优化了焊接速度的变化。从0.020"/sec到0.090"/sec的最终速度曲线设置被证明是非常稳健的,并且允许在不影响焊接结果的情况下改变焊接距离和振幅。

Melt-Detect™也称为力降,是Melt-Match®技术的重要组成部分,它被启用以确保在提示喇叭开始向下运动之前完全启动熔化。力曲线的整体"U"形(图1)表明,在触发时施加了高力;当力下降到预设值时,喇叭运动启动,表明零件已开始熔化和塌陷;最后,力和喇叭运动逐渐增加,提供一致的强力粘合。距离与时间曲线的逐渐增加(图1)显示,随着焊接的进行,没有突然的变化。

施耐德电气工程实验室制造工程主管Rick Lewis表示:"我们有一台20世纪80年代的老式气动焊机需要更换。由于其更大的能力,新的伺服焊机是明显的选择。新的伺服焊机集成到机器人单元中,工作完美无缺。伺服焊机的可重复性以及焊接和绘图功能使设置新的焊接程序更加容易。它减少了工程时间和设置新焊接工艺所需的废品数量。"他补充说,"能够使用St Charles的应用实验室并与Dukane的Ken Holt会面,提供了大量知识,这些知识将用于我们所有未来的焊接项目。

因此,通过使用Dukane的技术,SEL能够在其现有零件上获得密封,而不必对其故障指示器进行任何昂贵的设计更改。