Sudarea cu ultrasunete a materialelor plastice, materialelor plastice, metalelor, materialelor polimerice, profilelor din aluminiu. Sudarea cu ultrasunete: tehnologie, factori noci

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Sudarea cu ultrasunete a metalelor este un proces prin care se obține o îmbinare permanentă în fază solidă. Formarea zonelor juvenile (în care se formează legături) și contactul dintre ele au loc sub influența unui instrument special. Oferă acțiunea comună a deplasărilor tangenţiale alternative de semne relative de amplitudine mică și forță normală de compresiune asupra semifabricatelor. Să aruncăm o privire mai atentă la ce este tehnologia de sudare cu ultrasunete.

Mecanism de conectare

Deplasările cu amplitudine mică apar între părți cu frecvență ultrasonică. Datorită acestora, microrugozitățile de pe suprafața pieselor sunt supuse deformării plastice. În același timp, contaminanții sunt evacuați din zona de conectare. Vibrațiile mecanice cu ultrasunete sunt transmise la locul de sudare de la une alta din exteriorul piesei de prelucrat. Întregul proces este organizat astfel încât să excludă alunecarea dispozitivului de fixare și a suportului de-a lungulsuprafete de detaliu. În timpul trecerii vibrațiilor prin piesa de prelucrat, energia este disipată. Aceasta este asigurată de frecarea externă între suprafețe în stadiul inițial de sudare și frecarea internă a materialului situat între suport și une altă după formarea zonei de priză. Acest lucru crește temperatura în articulație, ceea ce face mai ușor deformarea.

Comportamentul specific al materialului

Deplasările tangenţiale dintre piese şi tensiunile pe care le provoacă şi acţionează împreună cu compresia din forţa de sudare asigură localizarea deformărilor plastice severe în volume mici în straturile apropiate de suprafaţă. Întregul proces este însoțit de măcinare și evacuare mecanică a peliculelor de oxid și a altor contaminanți. Sudarea cu ultrasunete reduce limita de curgere, facilitând astfel deformarea plastică.

Funcții de proces

Sudura cu ultrasunete contribuie la formarea conditiilor necesare racordarii. Acest lucru este asigurat de vibrațiile mecanice ale traductorului. Energia de vibrație creează tensiuni complexe de forfecare, compresie și deformare. Deformarea plastică apare atunci când limitele elastice ale materialelor sunt depășite. Obținerea unei legături puternice este asigurată prin creșterea zonei de contact direct după evacuarea oxizilor de suprafață, a peliculelor organice și adsorbite.

Folosind KM

Ultrasunetele sunt utilizate pe scară largă în domeniul științific. Cu ajutorul acestuia, oamenii de știință investighează o serie de proprietăți fizicesubstanțe și fenomene. În industrie, ultrasunetele sunt folosite pentru degresarea și curățarea produselor, lucrând cu materiale greu de prelucrat. În plus, fluctuațiile afectează favorabil topiturile de cristalizare. Ultrasunetele le asigură degazarea și rafinarea cerealelor, îmbunătățind proprietățile mecanice ale materialelor turnate. Vibrațiile contribuie la îndepărtarea tensiunilor reziduale. De asemenea, sunt utilizate pe scară largă pentru a crește viteza reacțiilor chimice lente. Sudarea cu ultrasunete poate fi folosită în diverse scopuri. Vibrațiile pot deveni o sursă de energie pentru formarea îmbinărilor de cusături și puncte. Atunci când bazinul de sudură este expus la ultrasunete în timpul cristalizării, proprietățile mecanice ale îmbinării sunt îmbunătățite datorită rafinamentului structurii de sudură și a eliminării intensive a gazelor. Datorită faptului că vibrațiile îndepărtează în mod activ murdăria, peliculele artificiale și naturale, este posibilă conectarea pieselor cu o suprafață oxidată, lăcuită etc. Ultrasunetele contribuie la reducerea sau eliminarea autostresurilor care apar in timpul sudarii. Datorită vibrațiilor, este posibilă stabilizarea componentelor structurii compusului. Acest lucru, la rândul său, face posibilă prevenirea posibilității deformării spontane a structurilor ulterior. Sudarea cu ultrasunete a devenit recent folosită din ce în ce mai mult. Acest lucru se datorează avantajelor incontestabile ale acestei metode de conectare în comparație cu metodele la rece și contactul. În special, vibrațiile ultrasonice sunt folosite în microelectronică.

Direcție promițătoareconsiderată sudarea cu ultrasunete a materialelor polimerice. Unele dintre ele nu pot fi conectate prin nicio altă metodă. La întreprinderile industriale, în prezent se realizează sudarea cu ultrasunete a profilelor de aluminiu cu pereți subțiri, folie, sârmă. Această metodă este deosebit de eficientă pentru îmbinarea produselor din materii prime diferite. Sudarea cu ultrasunete a aluminiului este utilizată la fabricarea aparatelor de uz casnic. Această metodă este eficientă la îmbinarea materiilor prime din tablă (nichel, cupru, aliaje). Sudarea cu ultrasunete a materialelor plastice și-a găsit aplicație în producția de dispozitive optice și mecanice fine. În prezent, au fost create și introduse în producție mașini pentru conectarea diferitelor elemente ale microcircuitelor. Dispozitivele sunt echipate cu dispozitive automate, datorită cărora productivitatea crește semnificativ.

putere S. U. A

Sudarea cu ultrasunete a plasticului asigură o conexiune permanentă datorită acțiunii combinate a vibrațiilor mecanice de în altă frecvență și a unei forțe de compresie relativ mici. Această metodă are multe în comun cu metoda rece. Puterea ultrasonică care poate fi transmisă prin mediu va depinde de proprietățile fizice ale acestuia din urmă. Dacă limitele de rezistență în zonele de compresie sunt depășite, materialul solid se va prăbuși. În situații similare, cavitația apare în lichide, însoțită de apariția unor bule mici și de prăbușirea ulterioară a acestora. Odată cu acest din urmă proces, apar presiuni locale. Acest fenomen este utilizat în curățarea și prelucrarea produselor.

Noduri dispozitiv

Sudura cu ultrasunete a plasticului se realizează folosindutilaje speciale. Acestea conțin următoarele noduri:

1. Sursă de alimentare.
2. Sistem mecanic vibrațional.
3. Echipament de control.
4. Acționare sub presiune.

Sistemul oscilator este utilizat pentru a converti energia electrică în energie mecanică pentru transmiterea ei ulterioară la secțiunea de racordare, concentrându-l și obținând valoarea necesară a vitezei emițătorului. Acest nod conține:

1. Transductor electromecanic cu înfășurări. Este închis într-o carcasă metalică și răcit cu apă.
2. Transformator cu oscilație elastică.
3. Sfat de sudare.
4. Suport cu mecanism de presiune.

Sistemul este fixat folosind o diafragmă. Radiația cu ultrasunete apare numai în momentul sudării. Procesul are loc sub influența vibrațiilor, a presiunii aplicate în unghi drept față de suprafață și a efectului termic.

Capacitățile metodei

Sudura cu ultrasunete este cea mai eficientă pentru materiile prime plastice. Produsele din cupru, nichel, aur, argint etc. pot fi combinate între ele și cu alte produse cu conținut scăzut de plastic. Pe măsură ce duritatea crește, sudarea cu ultrasunete se deteriorează. Produsele refractare din wolfram, niobiu, zirconiu, tantal, molibden sunt conectate eficient cu ajutorul ultrasunetelor. Sudarea cu ultrasunete a polimerilor este considerată o metodă relativ nouă. Astfel de produse pot fi, de asemenea, conectate atât între ele, cât și cu alte părți solide. În ceea ce privește metalul, acesta poate fi combinat custicla, semiconductori, ceramica. De asemenea, puteți lega semifabricate printr-un strat intermediar. De exemplu, produsele din oțel sunt sudate între ele prin plastic de aluminiu. Datorită șederii scurte la temperaturi ridicate, se obține o conexiune de în altă calitate a produselor diferite. Proprietățile materiilor prime sunt supuse unor modificări minore. Absența impurităților străine este unul dintre avantajele pe care le are sudarea cu ultrasunete. Factorii nocivi pentru oameni sunt, de asemenea, absenți. Când sunt conectate, se creează condiții igienice favorabile. Legăturile produselor sunt omogene din punct de vedere chimic.

Funcții de conectare

Sudarea metalelor se realizează, de regulă, în mod suprapus. În același timp, se adaugă diverse elemente de design. Sudarea poate fi efectuată prin puncte (unul sau mai multe), o cusătură continuă sau într-un cerc închis. În unele cazuri, în timpul formării preliminare a capătului semifabricatului de sârmă, se realizează o conexiune în T cu avionul. Este posibil să se efectueze sudarea cu ultrasunete a mai multor materiale în același timp (pachet).

Grosimea piesei

Este limitat de limita superioară. Odată cu creșterea grosimii piesei metalice, este necesar să se aplice oscilații cu o amplitudine mai mare. Acest lucru va compensa pierderea de energie. O creștere a amplitudinii, la rândul său, este posibilă până la o anumită limită. Limitările sunt asociate cu probabilitatea de fisuri de oboseală, adâncituri mari de la une altă. În astfel de cazuri, ar trebui să se evalueze cumsudarea cu ultrasunete ar fi potrivită. În practică, metoda este utilizată pentru grosimi de produse de la 3…4 µm la 05…1 mm. Sudarea poate fi folosită și pentru piese cu diametrul de 0,01 … 05 mm. Grosimea celui de-al doilea produs poate fi semnificativ mai mare decât a primului.

Probleme posibile

La aplicarea metodei de sudare cu ultrasunete, este necesar să se țină cont de probabilitatea de defecțiune prin oboseală a îmbinărilor existente în produse. În timpul procesului, piesele de prelucrat se pot întoarce una față de alta. După cum sa menționat mai sus, adânciturile rămân pe suprafața materialului de la une altă. Dispozitivul în sine are o durată de viață limitată, din cauza erodării planului său de lucru. În unele puncte, materialul produsului este sudat pe une altă. Acest lucru duce la uzura dispozitivului. Repararea echipamentelor este însoțită de o serie de dificultăți. Acestea sunt legate de faptul că instrumentul în sine acționează ca un element al unui design neseparabil de unitate, a cărui configurație și dimensiuni sunt proiectate exact pentru frecvența de operare.

Pregătirea produsului și parametrii modului

Înainte de a efectua sudarea cu ultrasunete, nu este necesar să se efectueze măsuri complexe cu suprafața pieselor. Dacă doriți, puteți crește stabilitatea calității conexiunii. Pentru a face acest lucru, este recomandabil să degresați produsul numai cu un solvent. Pentru îmbinarea metalelor ductile, un ciclu cu o întârziere a pulsului față de începerea ultrasunetelor este considerat optim. Cu o duritate relativ mare a produsului, este indicat să așteptați o încălzire ușoară înainte de a porni ultrasunetele.

Modele de sudare

Există mai multe dintre ele. Schemele tehnologice ale sudării cu ultrasunete diferă prin natura oscilațiilor sculei. Ele pot fi de torsiune, încovoiere, longitudinale. De asemenea, schemele se disting în funcție de poziția spațială a dispozitivului față de suprafața piesei sudate, precum și de metoda de transfer a forțelor de compresiune asupra produselor și de caracteristicile de proiectare ale elementului de susținere. Pentru conexiuni de contur, cusături și punct se folosesc variante cu vibrații încovoiate și longitudinale. Acțiunea cu ultrasunete poate fi combinată cu încălzirea pulsată locală a pieselor de la o sursă de căldură separată. În acest caz, se pot obține o serie de avantaje. În primul rând, puteți reduce amplitudinea oscilațiilor, precum și puterea și timpul de transmitere a acestora. Proprietățile energetice ale pulsului termic și perioada de suprapunere a acestuia la ultrasunete acționează ca parametri suplimentari ai procesului.

Efect termic

Sudura cu ultrasunete este însoțită de o creștere a temperaturii la îmbinare. Apariția căldurii este cauzată de apariția frecării pe suprafețele produselor în contact, precum și de deformații plastice. Ele, de fapt, însoțesc formarea unei îmbinări sudate. Temperatura în zona de contact va depinde de parametrii de rezistență. Principalul este gradul de duritate al materialului. În plus, proprietățile sale termofizice sunt de o importanță considerabilă: conductivitatea termică și capacitatea termică. Modul de sudare selectat afectează și nivelul temperaturii. După cum arată practica, efectul termic emergent nu acționează ca o condiție determinantă. aceastase datorează faptului că rezistența maximă a îmbinărilor din produse se realizează înainte ca temperatura să se ridice la nivelul limitator. Este posibilă reducerea duratei de transmitere a vibrațiilor ultrasonice prin preîncălzirea pieselor. Acest lucru va crește și puterea conexiunii.

Concluzie

Sudura cu ultrasunete este în prezent o metodă indispensabilă de îmbinare a pieselor în unele industrii. Această metodă este răspândită în special în microelectronică. Ultrasunetele vă permit să conectați o varietate de materiale plastice și dure. Astăzi, se desfășoară activ activități științifice pentru a îmbunătăți instrumentele și tehnologiile de sudare.