Sveising av ultralydplast, plast, metaller, polymermaterialer, aluminiumsprofiler. Ultralydsveising: teknologi, skadelige faktorer

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Ultralydsveising av metaller er en prosess hvor det oppnås en permanent skjøt i fast fase. Dannelsen av ungdomsområder (hvor bindinger dannes) og kontakten mellom dem skjer under påvirkning av et spesialverktøy. Den gir felles virkning av relative fortegnsvekslende tangentielle forskyvninger med liten amplitude og trykknormalkraft på emnene. La oss se nærmere på hva ultralydsveiseteknologi er.

Tilkoblingsmekanisme

Forskyvninger med lav amplitude forekommer mellom deler med ultralydfrekvens. På grunn av dem blir mikroruheter på overflaten av deler utsatt for plastisk deformasjon. Samtidig evakueres forurensninger fra tilknytningssonen. Ultralyd mekaniske vibrasjoner overføres til sveisestedet fra verktøyet på utsiden av arbeidsstykket. Hele prosessen er organisert på en slik måte at det utelukker glidning av armaturet og støtte langsdetaljflater. Under passasjen av vibrasjoner gjennom arbeidsstykket, spres energi. Dette tilveiebringes av ytre friksjon mellom overflatene i det innledende stadiet av sveising og intern friksjon i materialet som ligger mellom støtten og verktøyet etter dannelsen av innstillingsområdet. Dette øker temperaturen i fugen, og gjør det lettere å deformere.

Spesifikk materiell oppførsel

Tangentielle forskyvninger mellom delene og spenningene som de forårsaker og virker sammen med kompresjonen fra sveisekraften gir lokalisering av alvorlig plastisk deformasjon i små volumer i de overflatenære lagene. Hele prosessen er ledsaget av sliping og mekanisk evakuering av oksidfilmer og andre forurensninger. Ultralydsveising reduserer flytegrensen, og letter dermed plastisk deformasjon.

Prosessfunksjoner

Ultralydsveising bidrar til dannelsen av nødvendige forutsetninger for koblingen. Dette sikres av svingerens mekaniske vibrasjoner. Vibrasjonsenergi skaper komplekse skjær-, kompresjons- og tøyningsspenninger. Plastisk deformasjon oppstår når de elastiske grensene for materialer overskrides. Å oppnå en sterk forbindelse sikres ved å øke området med direkte kontakt etter evakuering av overflateoksider, organiske og adsorberte filmer.

Using KM

Ultralyd er mye brukt i det vitenskapelige feltet. Med dens hjelp undersøker forskere en rekke fysiske egenskaperstoffer og fenomener. I industrien brukes ultralyd til avfetting og rengjøringsprodukter, og arbeider med materialer som er vanskelige å bearbeide. I tillegg påvirker fluktuasjoner gunstig krystalliserende smelter. Ultralyd gir dem avgassing og kornforfining, og forbedrer de mekaniske egenskapene til støpte materialer. Vibrasjoner bidrar til å fjerne restspenninger. De er også mye brukt for å øke hastigheten på langsomme kjemiske reaksjoner. Ultralydsveising kan brukes til ulike formål. Vibrasjoner kan bli en energikilde for dannelse av søm- og spissfuger. Når sveisebassenget utsettes for ultralyd under krystallisering, forbedres de mekaniske egenskapene til skjøten på grunn av forfining av sveisestrukturen og intensiv fjerning av gasser. På grunn av det faktum at vibrasjoner aktivt fjerner smuss, kunstige og naturlige filmer, er det mulig å koble deler med en oksidert, lakkert, etc. overflate. Ultralyd bidrar til å redusere eller eliminere selvstress som oppstår under sveising. På grunn av vibrasjoner er det mulig å stabilisere komponentene i sammensetningens struktur. Dette gjør det igjen mulig å forhindre muligheten for spontan deformasjon av strukturer i etterkant. Ultralydsveising har nylig blitt mer og mer utbredt. Dette skyldes de utvilsomme fordelene med denne tilkoblingsmetoden sammenlignet med kulde- og kontaktmetoder. Spesielt ofte brukes ultralydvibrasjoner i mikroelektronikk.

Lovende retningbetraktet som ultralydsveising av polymermaterialer. Noen av dem kan ikke kobles sammen på noen annen måte. I industribedrifter utføres for tiden ultralydsveising av tynnveggede aluminiumsprofiler, folie, ledning. Denne metoden er spesielt effektiv for sammenføyning av produkter fra forskjellige råvarer. Ultralydsveising av aluminium brukes til fremstilling av husholdningsapparater. Denne metoden er effektiv ved skjøting av arkråmaterialer (nikkel, kobber, legeringer). Ultralydsveising av plast har funnet anvendelse i produksjon av optikk og finmekanikkenheter. For tiden er maskiner laget og introdusert i produksjon for å koble sammen ulike elementer i mikrokretser. Enhetene er utstyrt med automatiske enheter, noe som gjør at produktiviteten øker betydelig.

U. S. power

Ultralydsveising av plast gir en permanent forbindelse på grunn av den kombinerte virkningen av høyfrekvente mekaniske vibrasjoner og en relativt liten trykkkraft. Denne metoden har mye til felles med den kalde metoden. Ultralydkraften som kan overføres gjennom mediet vil avhenge av de fysiske egenskapene til sistnevnte. Dersom styrkegrensene i kompresjonssonene overskrides, vil det faste materialet kollapse. I lignende situasjoner oppstår kavitasjon i væsker, ledsaget av utseendet av små bobler og deres påfølgende kollaps. Sammen med sistnevnte prosess oppstår lok alt press. Dette fenomenet brukes i rengjøring og prosessering av produkter.

Enhetsnoder

Ultralydsveising av plast utføres vhaspesielle maskiner. De inneholder følgende noder:

1. Strømforsyning.
2. Vibrasjonsmekanisk system.
3. Kontrollutstyr.
4. Trykkdrift.

Det oscillerende systemet brukes til å konvertere elektrisitet til mekanisk energi for dens påfølgende overføring til koblingsseksjonen, konsentrere den og oppnå den nødvendige verdien av emitterhastigheten. Denne noden inneholder:

1. Elektromekanisk svinger med viklinger. Den er innelukket i et metallhus og avkjølt med vann.
2. Elastisk oscillasjonstransformator.
3. Sveisespiss.
4. Støtte med trykkmekanisme.

Systemet er fikset ved hjelp av en membran. Ultralydstråling oppstår bare i sveiseøyeblikket. Prosessen skjer under påvirkning av vibrasjoner, trykk påført i rette vinkler på overflaten, og den termiske effekten.

Method capabilities

Ultralydsveising er mest effektivt for plastråvarer. Produkter laget av kobber, nikkel, gull, sølv osv. kan kombineres med hverandre og med andre lavplastprodukter. Ettersom hardheten øker, forringes ultralydsveisbarheten. Ildfaste produkter laget av wolfram, niob, zirkonium, tantal, molybden kobles effektivt sammen ved hjelp av ultralyd. Ultralydsveising av polymerer regnes som en relativt ny metode. Slike produkter kan også kobles både til hverandre og til andre faste deler. Når det gjelder metallet, kan det kombineres medglass, halvledere, keramikk. Du kan også binde emner gjennom et mellomlag. For eksempel er stålprodukter sveiset til hverandre gjennom aluminiumsplast. På grunn av det korte oppholdet under forhøyet temperatur oppnås en høykvalitets tilkobling av forskjellige produkter. Egenskapene til råvarer er gjenstand for mindre endringer. Fraværet av fremmede urenheter er en av fordelene som ultralydsveising har. Skadelige faktorer for mennesker er også fraværende. Ved tilkopling skapes gunstige hygieniske forhold. Bindingene til produktene er kjemisk homogene.

Tilkoblingsfunksjoner

Metalsveising utføres som regel på en overlappende måte. Samtidig legges ulike designelementer til. Sveising kan utføres med punkter (en eller flere), en kontinuerlig søm eller i en lukket sirkel. I noen tilfeller, under den foreløpige dannelsen av enden av trådemnet, lages en T-forbindelse med flyet. Det er mulig å utføre ultralydsveising av flere materialer samtidig (pakke).

Deltykkelse

Den er begrenset av den øvre grensen. Med en økning i tykkelsen på metallarbeidsstykket er det nødvendig å påføre svingninger med større amplitude. Dette vil kompensere for tapet av energi. En økning i amplitude er på sin side mulig opp til en viss grense. Begrensninger er forbundet med sannsynligheten for tretthetssprekker, store bulker fra verktøyet. I slike tilfeller bør man vurdere hvordanultralydsveising vil være passende. I praksis brukes metoden for produkttykkelser fra 3…4 µm til 05…1 mm. Sveising kan også brukes til deler med en diameter på 0,01 … 05 mm. Tykkelsen på det andre produktet kan være betydelig større enn det første.

Mulige problemer

Ved bruk av ultralydsveisemetoden er det nødvendig å ta hensyn til sannsynligheten for utmattingssvikt i eksisterende skjøter i produkter. Under prosessen kan arbeidsstykkene snu seg i forhold til hverandre. Som nevnt ovenfor forblir bulker på overflaten av materialet fra verktøyet. Selve enheten har begrenset levetid på grunn av erosjonen av arbeidsplanet. På noen punkter er materialet til produktet sveiset til verktøyet. Dette fører til slitasje på enheten. Reparasjon av utstyr er ledsaget av en rekke vanskeligheter. De er relatert til det faktum at selve verktøyet fungerer som et element i en ikke-separerbar enkeltenhetsdesign, hvis konfigurasjon og dimensjoner er utformet nøyaktig for driftsfrekvensen.

Produktforberedelse og modusparametere

Før du utfører ultralydsveising, er det ikke nødvendig å utføre komplekse tiltak med overflaten av delene. Hvis ønskelig, kan du øke stabiliteten til kvaliteten på forbindelsen. For å gjøre dette, anbefales det bare å avfette produktet med et løsemiddel. For sammenføyning av duktile metaller anses en syklus med en pulsforsinkelse i forhold til starten av ultralyd som optimal. Med en relativt høy hardhet på produktet, er det lurt å vente på en liten oppvarming før du slår på ultralyden.

Sveisemønstre

Det er flere av dem. Teknologiske ordninger for ultralydsveising er forskjellige i arten av verktøysvingninger. De kan være torsjonelle, bøyende, langsgående. Også skjemaer skilles ut avhengig av enhetens romlige posisjon i forhold til overflaten av den sveisede delen, samt metoden for å overføre trykkkrefter til produktene og designfunksjonene til støtteelementet. For kontur-, søm- og punktforbindelser brukes varianter med bøying og langsgående vibrasjoner. Ultralydvirkning kan kombineres med lokal pulsert oppvarming av deler fra en separat varmekilde. I dette tilfellet kan en rekke fordeler oppnås. Først av alt kan du redusere amplituden til svingninger, samt styrken og tiden for deres overføring. Energiegenskapene til den termiske pulsen og perioden for dens superposisjon på ultralyd fungerer som tilleggsparametre for prosessen.

Termisk effekt

Ultralydsveising er ledsaget av en økning i temperatur ved skjøten. Utseendet til varme er forårsaket av utseendet av friksjon på overflatene til kontaktproduktene, så vel som av plastiske deformasjoner. De følger faktisk med dannelsen av en sveiset skjøt. Temperaturen ved kontaktområdet vil avhenge av styrkeparametrene. Den viktigste er hardhetsgraden til materialet. I tillegg er dens termofysiske egenskaper av betydelig betydning: termisk ledningsevne og varmekapasitet. Den valgte sveisemodusen påvirker også temperaturnivået. Som praksis viser, fungerer ikke den nye termiske effekten som en avgjørende betingelse. denskyldes at den maksimale styrken til leddene i produktene oppnås før temperaturen stiger til grensenivået. Det er mulig å redusere varigheten av overføring av ultralydvibrasjoner ved å forvarme delene. Dette vil også øke styrken på forbindelsen.

Konklusjon

Ultralydsveising er for tiden en uunnværlig metode for sammenføyning av deler i enkelte bransjer. Denne metoden er spesielt utbredt innen mikroelektronikk. Ultralyd lar deg koble til en rekke plast og harde materialer. I dag utføres det aktivt vitenskapelig arbeid for å forbedre sveiseverktøy og -teknologier.