Varjenje ultrazvočne plastike, plastike, kovin, polimernih materialov, aluminijastih profilov. Ultrazvočno varjenje: tehnologija, škodljivi dejavniki

Ultrazvočno varjenje kovin je proces, v katerem vse-v-enem povezavo v trdni fazi. Oblikovanje mladoletnih mest (v katerih se oblikujejo vezi) in stik med njimi poteka pod vplivom posebnega orodja. Omogoča skupno delovanje relativnih izmeničnih tangencialnih premikov majhne amplitude in tlačne normalne sile na obdelovancih. Poglejmo še podrobneje, kaj je tehnika ultrazvočnega varjenja.

Povezovalni mehanizem

Med deli z ultrazvočno frekvenco se pojavljajo premiki z majhno amplitudo. Zaradi njih je mikrorezenost na površini delov podvržena plastični deformaciji. Obenem se onesnaženje evakuira iz priključnega območja. Ultrazvok mehanske vibracije se prenesejo na varilno postajo iz orodja od zunaj obdelovanca. Celoten postopek je organiziran tako, da se prepreči drsenje naprave in podpora na površinah delov. Med prehodom nihanj skozi predoblike se energija razprši. To se doseže s trenjem med zunanjo površino v začetni fazi varjenja in notranje trenje v materialu, ki se nahaja med podporo in preoblikovalnega orodja po določitvi odseka. V povezavi se temperatura dvigne, kar olajša deformacijo.

Posebno vedenje materiala

Tangencialni premikanje med sestavnimi deli ali napetosti, ki se jih povzročajo, in delujejo skupaj z stiskanje tesnilnega silo, zagotavlja intenzivno lokalizirano plastično deformacijo v majhnih količinah v površinskih slojih. Celoten postopek spremlja drobljenje in mehanska evakuacija oksidnih filmov in drugih kontaminantov. Ultrazvočno varjenje zagotavlja zmanjšanje prinosni stres, tako da je olajšana plastična deformacija.

Procesne funkcije

Varilni ultrazvočni pripomore k oblikovanju potrebnih pogojev za povezavo. To zagotavljajo mehanska nihanja pretvornika. Zaradi energije vibracij nastanejo kompleksne napetosti striženja, stiskanja in napetosti. Plastična deformacija se pojavi, ko presegamo meje elastičnosti materialov. Priprava trdna povezava zagotovljena s povečanjem površine neposrednega stika po evakuacija površinskih oksidov, organsko in adsorbiranih filmov.

Uporaba ZDA

Ultrazvok se pogosto uporablja na znanstvenem področju. Z njeno pomočjo znanstveniki raziskujejo številne fizikalne lastnosti snovi in ​​pojavov. V industriji se ultrazvok uporablja za razmaščevanje in čiščenje izdelkov, ki delajo s trdimi materiali. Poleg tega nihanja ugodno vplivajo na kristalizirno talino. Ultrazvok jim omogoča razplinjanje in mletje zrn, povečanje mehanskih lastnosti litega materiala. Vibracije prispevajo k odstranitvi preostalih napetosti. Prav tako se pogosto uporabljajo za povečanje hitrosti počasnih kemičnih reakcij. Ultrazvočno varjenje se lahko uporablja za različne namene. Oscilacije so lahko vir energije za oblikovanje povezav s šivanjem in točkovanjem. Ko izpostavljena ultrazvočni varilni kopeli med kristalizacijo izboljšane mehanske lastnosti zmesi zaradi mletje strukturo zvara in intenzivno odstranitev plinov. Glede na dejstvo, da so vibracije aktivno odstranili umazanijo, lahko umetno in naravno film povezati elemente, oksidiran, lakiranje, itd .. Surface. Ultrazvok pomaga zmanjšati ali odpraviti lastne napetosti, ki se pojavijo med varjenjem. Zaradi vibracij je mogoče stabilizirati strukturo spojine. To posledično pomaga preprečiti možnost spontane deformacije struktur kasneje. Ultrazvočno varjenje je v zadnjem času postalo bolj razširjeno. To je posledica nespornih prednosti te metode povezave v primerjavi s hladnimi in kontaktnimi metodami. Zlasti pogosto se v mikroelektroniki uporabljajo ultrazvočne vibracije. Obetaven prostor je ultrazvočno varjenje polimerni materiali. Nekatere od njih ni mogoče povezati z nobeno drugo metodo. Na industrijskih podjetjih se trenutno izvaja ultrazvočno varjenje tankoslojnih aluminijastih profilov, folij in žic. Ta metoda je še posebej učinkovita pri združevanju izdelkov iz heterogenih surovin. Ultrazvok aluminijsko varjenje Uporablja se v proizvodnji gospodinjskih aparatov. Ta metoda je učinkovita za povezovanje listnih materialov (nikelj, baker, zlitine). Ultrazvočno varjenje plastike je našlo uporabo pri izdelavi instrumentov za optiko in fino mehaniko. Trenutno so v proizvodnjo izdelani stroji za povezovanje različnih elementov mikrovezij. Naprave so opremljene z avtomatskimi napravami, zaradi česar se produktivnost znatno poveča.

Moč ultrazvočnega

Ultrazvočno varjenje plastike zagotavlja povezavo vse v enem zaradi kombiniranega delovanja visokofrekvenčnih mehanskih vibracij in sorazmerno majhne tlačne sile. Ta metoda ima veliko skupnega s hladnim načinom. Moč ultrazvok, ki se lahko prenese skozi medij, bo odvisna od fizikalnih lastnosti slednjega. Ko presega Omejitve moči v kompresijskih območjih se bo trdni material zrušil. V podobnih situacijah se kavitacija pojavlja v tekočinah, skupaj z videzom majhnih mehurčkov in njihovim nadaljnjim udarcem. Skupaj s slednjim se pojavijo lokalni pritiski. Ta pojav se uporablja pri čiščenju in predelavi izdelkov.

Vozlišča naprave

Ultrazvočno varjenje plastike se izvaja z uporabo posebnih strojev. Naslednja vozlišča so prisotna:

1. Napajanje.
2. Vibracijski mehanski sistem.
3. Nadzorna oprema.
4. Tlačni pogon.

Nihajni sistem se uporablja za pretvorbo električne energije v mehansko za nadaljnji prenos na priključno mesto, njegovo koncentriranje in doseganje zahtevane velikosti hitrosti radiatorja. V tem vozlišču so:

1. Elektromehanski pretvornik z navitji. Zaprt je v kovinsko ohišje in se ohladi z vodo.
2. Transformator elastičnih nihanj.
3. Varilni vrh.
4. Podpora s tlačnim mehanizmom.

Sistem je pritrjen z diafragmo. Sevanje ultrazvoka se pojavi samo v času varjenja. Proces se izvaja pod vplivom vibracij, tlaka, ki se nanese pravokotno na površino, in termičnega učinka.

Značilnosti metode

Ultrazvočno varjenje je najučinkovitejše za plastične surovine. Izdelki iz bakra, niklja, zlata, srebra ipd. Se lahko kombinirajo med seboj in z drugimi izdelki z nizko plastiko. Z zvišanjem trdote se zvarljivost z ultrazvokom poslabša. Ognjevzdržni izdelki iz volframa, niobija, cirkonija, tantala in molibdena učinkovito kombinirajo s pomočjo ultrazvočnega testiranja. Ultrazvočno varjenje polimerov velja za relativno novo metodo. Taki izdelki so lahko tudi povezani med seboj in z drugimi trdnimi deli. Kot kovina je lahko kombinirana s steklom, polprevodniki, keramiko. Sestavke lahko povežete tudi skozi vmesni sloj. Na primer, jekleni izdelki so zvarjeni skupaj z aluminijasto plastiko. Zaradi kratkega bivanja pri povišani temperaturi dobimo visoko kakovostno spojino različnih izdelkov. Lastnosti surovin so podvržene manjšim spremembam. Odsotnost tujih nečistoč je ena od prednosti, ki jo ima ultrazvočno varjenje. Škodljivi dejavniki za ljudi so tudi odsotni. Ob kombinaciji se ustvarijo ugodne higienske razmere. Vezi izdelkov se razlikujejo po kemijski homogenosti.

Povezovalne funkcije

Varjenje kovin se praviloma izvaja z lappingom. To doda različne elemente oblikovanja. Varjenje se lahko izvaja s točkami (eno ali več), neprekinjenim šivom ali v zaprtem krogu. V nekaterih primerih, ko se konec obdelovanca opravi iz žice, je povezana z ravnino. Z ultrazvočno varjenje več materialov je mogoče opraviti hkrati (po paketu).

Debelina delov

Omejitev je zgornja meja. Ko se debelina kovinskega obdelovanca poveča, je potrebno uporabiti nihanje z večjo amplitudo. To bo nadomestilo izgubo energije. Povečanje amplitude, po drugi strani, je možno do določene meje. Omejitve so povezane z verjetnostjo pojava utrujalnih razpok, velikih udrtin iz orodja. V takih primerih je treba oceniti, kako je primerno ultrazvočno varjenje. V praksi se metoda uporablja za debelino izdelkov od 3hellip-4 μm do 05hellip-1 mm. Varjenje se lahko uporablja za dele s premerom 0.01hellip-05 mm. Debelina drugega izdelka je lahko veliko večja od prve.

Možni problemi

Pri uporabi metode ultrazvočnega varjenja je treba upoštevati verjetnost odpovedi utrujenosti obstoječih spojin v izdelkih. Med procesom se obdelovanci lahko medsebojno vrtijo. Kot je že bilo rečeno, z orodja na površini materiala ostanejo vdolbine. Za napravo je značilna omejena življenjska doba, ki je posledica erozije obdelovalne ravnine. Na določenih točkah je material izdelka varjen na orodje. To povzroči obrabo naprave. Popravila opreme spremljajo številne težave. So povezani z dejstvom, da instrument sam deluje kot element integralne, enotne zasnove vozlišča, katerega konfiguracija in dimenzije se natančno izračunajo na delovno frekvenco.

Priprava izdelkov in parametrov načina

Pred izvajanjem ultrazvočno varjenje vseh zapletenih ukrepov s površino delov ni treba. Po želji je možno izboljšati stabilnost povezave. V ta namen je priporočljivo le razmastiti izdelek s topilom. Za povezavo nodnih kovin se šteje, da je cikel z zakasnitvijo impulza glede na začetek ultrazvoka optimalen. Pri relativno visoki trdoti izdelka je priporočljivo počakati na rahlo segrevanje, preden vklopite ultrazvok.

Varilni diagrami

Obstaja nekaj. Tehnološke sheme ultrazvočnega varjenja se razlikujejo po naravi nihanja orodja. Lahko so torzijski, upogibni, vzdolžni. Tudi razlikovati vezje odvisno od prostorskega položaja glede naprave na površini obdelovanca, kot tudi na postopek za prenos tlačne sile na strukturne značilnosti elementa proizvoda in podpore. Za konture, izvedbah upogibne in longitudinalne vibracije šivanje in uporablja točka lepljenje. Ultrazvočni učinek je mogoče kombinirati z lokalnim impulznim segrevanjem delov iz ločenega vira toplote. V tem primeru lahko dosežete številne prednosti. Najprej, lahko zmanjšate amplitudo nihanja, kot tudi moč in čas njihove smrti. Energijske lastnosti toplotne impulz in obdobje prekrivanja z aktom ultrazvokom kot dodatnih procesnih parametrov.

Toplotni učinek

Ultrazvočno varjenje spremlja povečanje temperature na skupnem mestu. Pojav toplote je posledica videza trenja na površini kontaktnih izdelkov in plastičnih deformacij. Pravzaprav spremljajo nastanek zvarjenega sklepa. Temperatura na kontaktni lokaciji bo odvisna od parametrov trdnosti. Najpomembnejša je stopnja trdote materiala. Poleg tega njene termofizične lastnosti niso pomembne: toplotna prevodnost in toplotna kapaciteta. Izbrani varilni način vpliva na temperaturo. Kot kaže praksa, nastajajoči toplotni učinek ne deluje kot odločilno stanje. To je posledica dejstva, da je največja trdnost spojev v izdelkih dosežena prej, kot se temperatura dvigne do mejne vrednosti. Zmanjšanje trajanja prenosa ultrazvočnih vibracij se lahko opravi s predhodnim segrevanjem delov. To bo tudi izboljšalo moč sklepov.

Zaključek

Ultrazvočno varjenje je zdaj nepogrešljiv način združevanja delov v nekaterih industrijskih panogah. Ta metoda je še posebej razširjena v mikroelektroniki. ZDA vam omogočajo povezavo različnih plastičnih in trdnih materialov. Danes se aktivno izvaja znanstveno delo za izboljšanje orodij in tehnologij varjenja.