Mis on ultrahelikeevitus?

Meditsiiniliste osade valmistamise juhend

Olen ultrahelikeevitajatega tegelenud juba umbes kaksteist aastat, peamiselt meditsiinivaldkonnas. Kateetrid, IV komplektid, filtrikorpused-nimetate seda. Inimesed küsivad minult kogu aeg, mis ultrahelikeevitus tegelikult on, ja ma ütlen neile, et põhiliselt kasutatakse plasti sulatamiseks heli. Kõrge-sagedusega vibratsioon, mis on kuuldavast palju kõrgem, tekitab hõõrdesoojust otse ühenduskohas. Pole liimi, pole kruvisid ega jama.

Kuidas masin töötab

Süsteemi moodustavad neli tükki. Toiteallikas võtab teie seinavoolu ja tõstab selle olenevalt rakendusest kuni 20 või 40 kHz{3}}, mõnikord 15 või 35 kHz. Konverter asub virna peal; selle sees on piesoelektriline keraamika, mis muudab elektrisignaali füüsiliseks liikumiseks. Keskel asuv võimendus kas võimendab või summutab seda liikumist. Sarv allosas puudutab tegelikult teie osa.

Enamik kauplusi, kus olen töötanud, töötavad suuremate osade jaoks 20 kHz. Kui teete väikseid pistikuid või õhukese{2}}seinaga asju, on 40 kHz parem-väiksem jõud, õrna geomeetria suhtes õrnem. Branson, Dukane, Herrmann{6}}need kõik toodavad kindlat varustust. Valige üks ja jääge selle juurde, ausalt. Õppimiskõver on piisavalt järsk ilma platvormi vahetamata.

Osa läheb kinnitusse, sarv tuleb alla. Masin käivitub eelseadistatud jõu või asendi juures. Vibratsioon algab. Energia koondub ühendusliidesesse, kus teil on energiajuht või nihkeühendus. Plastik sulab sekundi murdosaga. Sarv hoiab materjali jahtumise ajal survet. Valmis. Katsetage seda ja minge järgmise juurde.

Protsessi parameetrid

Amplituud loeb rohkem, kui inimesed aru saavad. See on liikumine tipust-tiiki-sarve ees, mõõdetuna mikronites. Tavaliselt 20-100 mikronit olenevalt materjalist ja vuugi suurusest. Olen näinud kutte väntamas amplituudi, et parandada nõrka keevisõmblust, kui nad oleks pidanud vaatama oma energiajuhi geomeetriat. Suurem amplituud heidab osasse kindlasti rohkem energiat, kuid see võib ka põletada või jäljendada.

Meditsiiniliste osade keevitusaeg on lühike. Veerand sekundit, pool sekundit. Võib-olla terve sekund suurel nihkeühendusel. Kui see on pikem, teete tõenäoliselt midagi valesti-kas teie liigend vajab tööd või pole teie materjal ultraheli jaoks õige. Olen näinud inimesi, kes teevad kaks-sekundit keevisõmblust, püüdes päästa halva tööriista konstruktsiooni. Ei lõpe hästi.

Hoideaeg hoiab survet, kuni plast asetub. Pool keevitusajast on korralik lähtepunkt. Lõika see nailonist või PP-st liiga lühikeseks ja liigend tõmbub laiali, sest kristalne struktuur pole veel lukustunud.

Jõud on keerulisem, kui see kõlab. Ei piisa ja sarv põrkab, annab teile ebajärjekindla kontakti. Liiga palju ja sa purustad energiajuhi, enne kui see jõuab korralikult sulada. Tavaliselt alustan väiksemate meditsiiniliste osade puhul umbes 200-400 N ja valin selle sealt sisse.

Materjali valik

Amorfsed plastid

ABS-i on kõige lihtsam keevitada. Periood. Hea energia läbilaskvus, lai protsessiaken, andestab palju patte. Kui loote prototüüpe või õpetate kellelegi protsessi, alustage ABS-iga. Polükarbonaat keevitab ka hästi, kuid olge ettevaatlik vormimisest tekkiva jääkpinge suhtes-Arvutile meeldib ultrahelienergiaga löömisel pingetõusudel mõraneda. Iga kord purunes hulk diagnostilisi korpuseid, kuni leidsime selle tagasi värava asukohani.

Polüstüreen ja akrüül käituvad kenasti. CYROLIITE ilmub palju IV pistikutes ja verekontaktirakendustes. Amorfsed materjalid pehmenevad järk-järgult teatud temperatuurivahemikus, mis on täpselt see, mida soovite. Sulatus voolab, niisutab ühenduspinda, ahelad hajuvad üle liidese. Puhastage keevisõmblused.

Poolkristallilised plastid

Nüüd jõuame keerulisele territooriumile. Polüpropüleen, nailon, atsetaal, polüetüleen{1}}kõik poolkristallilised. Neil on järjestatud molekulaarsed piirkonnad, mis hajutavad ultrahelienergiat selle edastamise asemel. Terav sulamistemperatuur tähendab, et materjal muutub tahkest kiiresti vedelaks, seejärel tahkub koheselt temperatuuri langedes uuesti. Väga vähe tööaega.

PP ja PE on kõikjal meditsiinilistes{0}}süstaldes, konteinerites ja sulgurites. Need keevitavad, kuid teil on vaja suuremat amplituudi, lähivälja seadistust (sarv ühenduskoha lähedal) ja nihkeühendusi kõige jaoks, mis vajab hermeetilist tihendit. Energiajuhid üksi ei suuda seda lekkida-tihedate PP-sõlmede tõttu. Olen näinud liiga palju inimesi proovimas.

Nailon imab vett nagu käsn. Nädal aega riiulil seisnud osad keevituvad teisiti kui voolimismasinast värskelt eemaldatud osad. Niiskus keeb keevitustsükli ajal 100 kraadi ja tekitab vuugi poorsuse. Kuivatage nailon või keevitage see kiiresti.

Kiirviide

Materjalide segamise kohta

Inimesed küsivad erinevate plastide keevitamise kohta. Lühike vastus: enamasti ei. ABS to PC toimib, kuna need on keemiliselt ühilduvad-sellepärast on PC/ABS segud olemas. Sulamistemperatuurid peavad olema üksteisest umbes 40 kraadi F. PP PE-ks? Unusta see ära. Ma tean, et nad on mõlemad polüolefiinid, kuid nad ei seostu.

Klaasitäidis muudab asju. Kuni 20% aitab tavaliselt-jäigemal materjalil energiat paremini edasi kanda. Üle 30% ja liitekohas pole piisavalt polümeeri korraliku keevisõmbluse tegemiseks. Leegiaeglustid on hädas. Pinnal olevad määrdeained on halvemad. Kunagi tekkis saastumise probleem, mis tulenes tarnija osadelt vabanenud silikoonvormist. Selgitamiseks kulus kolm päeva.

Ühine disain

Ultraheli keevitamises taandub kõik liitekujundusele. Halvad ühendused ei keevita, punkt. Saate parameetreid terve päeva muuta ja see ei paranda põhimõtteliselt vigast geomeetriat.

Energiadirektorid

Standardne energiajuht on kolmnurkne hari, mis on vormitud üheks ühenduspinnaks. Kolmnurga punkt puudutab tasast vastaskülge. Väike kontaktpind tähendab kõrget energiakontsentratsiooni. Plastik sulab kiiresti, voolab välja, et täita vuugi. 90 kraadine nurk amorfsete asjade korral. 60 kraadine poolkristalliline-teravam punkt kompenseerib kiiremat tahkumist.

Kõrgus on tavaliselt 0,5–1,0 mm. Väiksemad osad, väiksem ED. Aluse laius vastab 90-kraadise suunaja kõrgusele. Ühte asja, mida ma pidevalt näen: hallituse kulumine ajab energiajuhi ümber. Uus tööriist teeb suurepäraseid keevisõmblusi. Kuus kuud hiljem on keevisõmblused nõrgad. Kui see juhtub, kontrollige oma ED geomeetriat.

Samm ja keel-ja-soon

Sammliigend lisab joonduse. Ühel osal on tõstetud aste, teisel vastav süvend. ED istub trepil. Osad ise-leida. Välk läheb välise asemel kliirensi sisse. Sobib hästi kosmeetilisteks rakendusteks, kus te ei soovi nähtavaid keevisjooni.

Keel-ja-soon viib selle kaugemale, kui väljaulatuv sulund sobib soonde. Sisaldab mõlemal küljel välku. Negatiivne külg on tööriistade rangemad tolerantsid-vormis on raske hoida keele mõlemal küljel võrdset ruumi.

Lõikeühendused

Poolkristalliliste osade hermeetiliste tihendite puhul pole{0}}nihkeühendused kaubeldavad. Kaks kergelt segavat seina libisevad keevitamise ajal teineteisest mööda. Seinad sulavad kokku teleskoobis. Pidev määrimistegevus kõrvaldab tühimikud ja lekketeed.

Keevitusajad on 3-4 korda pikemad kui ED-liited. Mida rohkem materjali sulab, seda rohkem kulub energiat. Häired on tavaliselt 0,2–0,4 mm külje kohta. Liiga lahti ja sa ei lähe täielikult sulama. Liiga pingul ja osad ei lähe keevitamiseks kokku. Mõõtmete kontroll on oluline.

Filtri korpused, vedelikumahutid, kõik, mis hoiab survet{0}}nihkeliide. Ma pole kunagi saanud PP-le usaldusväärset hermeetilist tihendit ainult energiajuhiga. Mõned inimesed väidavad, et on. Ma pole näinud, et see tootmises vastu peaks.

Rakendused meditsiinis

IV komplektid on leib ja või. Tilgakambrid, pistikud, naelad, pordid-kõik keevitatud. Liimide puudumine ei tähenda biosobivuse muret leostumise või jääkide pärast. Ühel IV komplektil võib olla neli või viis keevisühendust. Kiired{5}}pöörlevad süsteemid võivad töötada tuhandeid tunnis.

Filtreerimine on tohutu. Verefiltrid, dialüüsikassetid, hingamisteede filtrid. Membraan põimitakse korpusesse. Keevisõmblus tihendab perimeetrit ilma filtermaterjali kahjustamata. Mis tahes lekketee ja filter on kasutud,{4}}läbivad vedelik läbimise asemel. Nihkeühendused, 100% kontroll, protsessi võimekuse uuringud. FDA ei sega selle asjaga.

Narkootikumide tarnimine kasvab pidevalt. Insuliinipliiatsid, auto-injektorid, inhalaatorid. Mitu alamkoostu seadme kohta. Õhukeste membraantihenditega kantavad plaastrid,{4}}see on koht, kus torsioonkeevitussüsteemid säravad. Regulaarne lineaarne vibratsioon võib õhukesi kilesid läbi torgata. Väändeühikute horisontaalne võnkemuster on õrnem.

Diagnostikakassetid töötavad kiiresti. Testribade korpused, proovitopsid, reaktiivi süvendid. Tsükliaeg alla sekundi. Positsioneerimine on kriitiline, kuna need osad on väikesed ja tolerantsid on kitsad. Robotikäsitsemine toidab osad spetsiaalsetesse keevitusjaamadesse.

Kvaliteedi- ja protsessikontroll

Kaasaegsed keevitajad salvestavad kõik. Tegelik keevitusaeg, tarnitud energia, tippvõimsus, kokkuvarisemiskaugus. Seadke oma piirangud ja masin märgib kõik väljaspool akent. Kasutame SPC-tabeleid iga kriitilise liigendi kohta. Saavutage trend enne, kui sellest saab tagasilükkamine.

Tõmbekatse kinnitab keevisõmbluse. Tõmbekatseseadmed haaravad osast kinni ja mõõdavad murdejõudu. Käivitage proove vahetuse alguses, perioodiliselt kogu tootmise jooksul, vahetuse lõpus. Surve-hoidmissõlmede-pursketestimine täitke see, suurendage rõhku, kuni see ebaõnnestub, registreerige, kus ja millises PSI-s.

Ristlõiked- näitavad teile, mis liigese sees toimub. Paigaldage see epoksiidiga, lõigake keevisõmblus läbi, poleerige pind, vaadake suurendusega. Täielik sulamine ja voolamine näevad välja homogeensed. Mittetäielik fusioon näitab nähtavat liidest. Poorsus tähendab niiskust või saastumist. Tehke seda arenduse ajal parameetrite optimeerimiseks. Kontrollimiseks tehke seda tootmises perioodiliselt.

Veaotsing

Nõrgad keevisõmblused

Esimene asi, mida ma kontrollin, on energiajuhi geomeetria. Haara osa, vaata seda suurendusega. Kas punkt on terav või on see ümardatud? Kulunud vormid ümardavad ED-sid ja keegi ei märka seda enne, kui tõmbetestide arv langeb.

Teiseks on sarvekontakt. Ebaühtlane kontakt tähendab ebaühtlast energia edastamist. Vale joondamine paneb kogu energia liigese ühele küljele. Otsige pealt, kas osadel on tunnistajajälgi{3}}, mis näitavad teile, kus sarv tegelikult puudutab.

Kolmandaks on materjali partii variatsioon. Uus partii vaiku, keevisõmbluse parameetrid, mis eile töötasid, täna ei tööta. Segu uuesti jahvatamine muudab vooluomadusi. Põletasin selle üle korra, kui tarnija hakkas meile sellest rääkimata 15% jahvatust lisama.

Ka vormimise ja keevitamise vaheline ajavahemik on oluline. Masinast värskelt eemaldatud kuumad osad käituvad teisiti kui külmad osad, mis seisid üleöö prügikastis. Standardiseerige see või kohandage seda.

Välguga seotud probleemid

Liiga palju välku tähendab tavaliselt liiga palju energiat. Kõigepealt vähendage amplituudi. Seejärel keevitamise aeg. Siis sundida. Üks muutuja korraga või te ei saa kunagi aru, mis selle tegelikult parandas.

Ühine disain võib samuti aidata. Välk püüab kinni-väikese süvendi keevisõmbluse ümbermõõdul-püüavad kinni nihkunud materjali. Astmeliigendid peidavad välgu kliirensis. Sisseehitatud{5}}lahendused ületasid selle parameetritega parandamise.

Pragunemine ja osade kahjustused

PC praod pingekontsentratsioonidel. Teravad nurgad, väravajäänused, mis on vormitud-jahutusgradientide tõttu-kõik võimalikud pragude tekkekohad. Mõnikord on lahenduseks vormimise, mitte keevitusparameetrite muutmine.

Külmad osad on rabedad. Talvel on laos 50 kraadi F, osad tulevad külmalt, sulamise asemel pragunevad. Laske neil soojeneda või pange keevitaja ette liinile küttekeha.

Sarve jäljed kosmeetilistel pindadel? Vähendage päästiku jõudu, poleerige sarve nägu või pange sarve ja osa vahele õhuke Mylari kile. Kile võtab plasti asemel kuritarvitamise.

Seadmete hooldus

Sarve seisund on kõik. Praod, lohud, kulumissooned{1}}kõik need mõjutavad energiaülekannet. Visuaalne kontroll iga päev, impedantsi kontroll kord nädalas. Mõranenud sarv kõlab jooksmisel teistmoodi,{4}}kuulte selle muutumist. Vahetage enne, kui see katastroofiliselt ebaõnnestub. Olen näinud, kuidas mõranenud sarved muundureid kahjustavad ja see on kallis remont.

Muundurid lagunevad aja jooksul. Piezo keraamika kaotab efektiivsuse. Väljund langeb piisavalt järk-järgult, nii et te ei märka seda enne, kui keevisõmblused hakkavad ebaõnnestuma. Perioodiline toodangu mõõtmine tabab langust. Asendage ajakava järgi, mitte ootama ebaõnnestumist.

Armatuurid kuluvad. Osad istuvad samades kohtades, plastik hõõrub vastu metalli, mõõtmed triivivad. Kontrollige perioodiliselt joonise tehnilisi andmeid. Tolerantside avanemisel ehitage uuesti või asendage. Kulunud kinnitusseade muudab osa asendit, mis muudab keevisõmbluse kvaliteeti ja kui te seda ei taba, võite jahtida fantoomprobleeme.

Regulatiivsed märkused

ISO 13485 hõlmab meditsiiniseadmete kvaliteedijuhtimist. Protsessi valideerimine-IQ, OQ, PQ-näitab, et teie keevitustoimingud muudavad toote järjepidevalt vastuvõetavaks. Dokumenteerige kõik. Muudatuste juhtimine kehtib parameetrite, tööriistade, materjalide kohta. Muutke üht asja ilma nõuetekohase dokumentatsioonita ja teil on mittevastavus.

Ultraheli keevitamine töötab hästi puhastes ruumides. Ei auru, minimaalselt osakesi, ei tilgu ega pritsi vedelaid liime. Seadmed integreeruvad kergesti kontrollitud keskkondadesse. Lihtsalt järgige hooldusgraafikut ja ärge saastage osi masinamäärde või lõikeõliga.

Lahkumismõtted

Valige kõigepealt oma materjal rakenduse põhjal. Seejärel uurige, kas see keevitab. ABS ja PC annavad teile kõige laiema protsessiakna. PP ja nailon vajavad rohkem tähelepanu, kuid need on teostatavad. Lõikeühendused poolkristalliliste materjalide hermeetiliste tihendite jaoks. Enamiku kõige muu energiajuhid.

Enne tööriistade ostmist koostage oma liitekujundus. Halva vuugikujunduse parandamine pärast vormi lõikamist on kallis ja masendav. Saatke osade näidised oma seadme tarnijale keevituskatseteks. Nad teevad seda kogu päeva,-laskes neil aidata teil õigeid parameetreid leida.

Enamik probleeme tuleneb põhitõdedest: osade mõõtmed, materjali konsistents, seadmete seisukord. Väljamõeldud jälgimissüsteemid ei aita, kui teie energiajuht on ümardatud või teie kinnitus on kulunud. Õppige põhitõdesid ja ülejäänu järgneb.