Zavarivanje ultrazvučnom plastikom, plastikom, metalima, polimernim materijalima, aluminijskim profilima. Ultrazvučno zavarivanje: tehnologija, štetni čimbenici

Ultrazvučno zavarivanje metala je proces u kojem sve-u-jednom vezu u čvrstoj fazi. Stvaranje mladih mjesta (u kojima se formiraju veze) i njihova kontakta pojavljuju se pod utjecajem posebnog alata. Omogućuje zajedničko djelovanje relativnih izmjeničnih tangencijalnih pomaka male amplitude i tlačne normalne sile na radne dijelove. Razmotrimo dalje što je ultrazvučna tehnologija zavarivanja.

Mehanizam povezivanja

Promjene niskog amplituda se javljaju između dijelova s ​​ultrazvučnom frekvencijom. Zbog njih, mikroraznost na površini dijelova prolazi kroz plastičnu deformaciju. Istodobno, onečišćenje se evakuira iz priključne zone. ultrazvuk mehaničke vibracije prenose se na zavarivačku stanicu iz alata s vanjske strane obratka. Cijeli postupak je organiziran na način da se izbjegne klizanje uređaja i potpornja na površinama dijelova. Tijekom prolaska oscilacija kroz preforme, energija se raspršuje. To se postiže vanjskim trenjem između površina u početnoj fazi zavarivanja i unutarnjeg trenja materijala koji se nalazi između potpornja i alata nakon oblikovanja područja postavljanja. U vezi, nastaje temperatura, koja olakšava deformaciju.

Specifično ponašanje materijala

Tangencijalna kretanje između dijelova i napona koje su uzrokovane njima, i djelovati zajedno s kompresijom brtvene sile, pružiti intenzivan lokaliziran plastičnu deformaciju u malim količinama u površinskim slojevima. Cijeli postupak prati i drobljenje i mehanička evakuacija oksidnih filmova i drugih kontaminanata. Ultrazvučno zavarivanje omogućuje smanjenje stresni prinos, tako da je olakšana plastična deformacija.

Značajke procesa

Zavarivanje ultrazvučnim pomaže stvoriti neophodne uvjete za povezivanje. To se postiže mehaničkim oscilacijama pretvarača. Zbog energije vibracija stvaraju se kompleksni napadi stezanja, kompresije i napetosti. Plastična deformacija događa se kada su prekoračene granice elastičnosti materijala. Dobivanje snažne veze pruža povećanjem površine izravnog kontakta nakon evakuacije površinskih oksida, organskih i adsorbiranih filmova.

Primjena SAD-a

Ultrazvuk je naširoko korišten u znanstvenom polju. Pomoću znanstvenika istražuju brojna fizikalna svojstva tvari i pojava. U industriji, ultrazvuk se koristi za odmašćivanje i čišćenje proizvoda, radeći s tvrdim materijalom. Osim toga, oscilacije povoljno djeluju na kristalizacijsku taljevinu. Ultrazvuk osigurava degaziranje i mljevenje zrna, povećavajući mehanička svojstva lijevanih materijala. Vibracije doprinose uklanjanju preostalih naprezanja. Također su naširoko koristi za povećanje brzine sporih kemijskih reakcija. Ultrazvučno zavarivanje može se koristiti u različite svrhe. Oscilacije mogu biti izvor energije za stvaranje šavnih i točkastih spojeva. Kada se ultrazvuk nanosi na kadu za zavarivanje tijekom kristalizacije, poboljšavaju se mehanička svojstva zgloba brušenjem strukture spojeva i intenzivnim odstranjivanjem plinova. Zbog činjenice da vibracije aktivno uklanjaju nečistoće, umjetne i prirodne filmove, moguće je spojiti dijelove, s oksidiranim, lakiranim, itd. Površinama. Ultrazvuk pomaže smanjiti ili eliminirati vlastita naprezanja koja se javljaju tijekom zavarivanja. Zbog vibracija, moguće je stabilizirati strukturu spoja. Ovo zauzvrat pomaže spriječiti mogućnost spontane deformacije struktura nakon toga. Ultrazvučno zavarivanje je nedavno postalo sve više korišteno. To je zbog nesumnjivih prednosti ove metode spajanja u usporedbi s hladnoćom i kontaktnim metodama. Naročito često se u mikroelektronici koriste ultrazvučne vibracije. Obećavajuće područje je ultrazvučno zavarivanje polimernih materijala. Neki od njih se ne mogu povezati ni na koji drugi način. U industrijskim poduzećima trenutno se provodi ultrazvučno zavarivanje aluminijskih profila, folije i žica tankih stijenki. Ova je metoda posebno učinkovita za spajanje proizvoda iz heterogenih sirovina. ultrazvuk aluminijsko zavarivanje Koristi se u proizvodnji kućanskih aparata. Ova metoda je učinkovita za spajanje lima (nikal, bakar, legure). Ultrazvučno zavarivanje plastike pronašlo je primjenu u proizvodnji instrumenata optičkih i finih mehanika. Trenutačno su stvoreni i uvedeni strojevi za spajanje različitih elemenata mikročipova. Uređaji su opremljeni automatskim uređajima, zbog čega se produktivnost značajno povećava.

Snaga ultrazvučnog

Ultrazvučno zavarivanje plastike omogućuje sve-u-jedan spoj zbog kombiniranog djelovanja visokofrekventnih mehaničkih vibracija i relativno male tlačne sile. Ova metoda ima mnogo zajedničkog s hladnim načinom. Snaga ultrazvuka koja se može prenijeti putem medija ovisit će o fizičkim svojstvima potonjeg. Kada prelazi Granice snage u kompresijskim zonama kruti materijal će se srušiti. U sličnim situacijama, kavitacija se javlja u tekućinama, praćeno pojavom malih mjehurića i njihovom naknadnom slamom. Zajedno s potonjem procesom nastaju lokalni pritisci. Taj se fenomen koristi u čišćenju i preradi proizvoda.

Čvorovi uređaja

Ultrazvučno zavarivanje plastike provodi se posebnim strojevima. Sljedeći čvorovi su prisutni:

1. Napajanje.
2. Vibracijski mehanički sustav.
3. Upravljačka oprema.
4. Pritisak na tlak.

Oscilatorski sustav se koristi za pretvaranje električne energije na mehaničku za njegov daljnji prijenos na mjesto spajanja, koncentriranje i dobivanje tražene veličine brzine radijatora. U ovom čvoru postoje:

1. Elektromehanički pretvarač s navojem. Ograđen je u metalnom kućištu i hlađen je vodom.
2. Transformator elastičnih oscilacija.
3. Savjet za zavarivanje.
4. Podrška s mehanizmom tlaka.

Sustav je fiksiran pomoću membrane. Zračenje ultrazvuka događa se samo u vrijeme zavarivanja. Proces se događa pod utjecajem vibracija, pritiska nanesenih pod pravim kutom na površinu i toplinskog učinka.

Značajke metode

Zavarivanje ultrazvukom je najučinkovitije za plastične sirovine. Proizvodi od bakra, nikla, zlata, srebra i sl., Mogu se međusobno kombinirati, kao i sa ostalim niskotemperaturnim proizvodima. Uz povećanje tvrdoće, zavarivost ultrazvukom se pogoršava. Vatrostalni proizvodi od volframa, niobije, cirkonija, tantala i molibdena učinkovito se kombiniraju uz pomoć ultrazvučnih ispitivanja. Ultrazvučno zavarivanje polimera smatra se relativno novom metodom. Takvi se proizvodi mogu međusobno povezati, kao i sa drugim čvrstim dijelovima. Što se tiče metala, može se kombinirati sa staklom, poluvodičima, keramikom. Također možete povezati radne dijelove preko međusloja. Na primjer, čelični proizvodi su zavareni zajedno kroz aluminijsku plastiku. Zbog kratkog boravka na povišenoj temperaturi dobiva se visokokvalitetni spoj različitih proizvoda. Svojstva sirovina prolaze kroz manje promjene. Odsutnost stranih nečistoća jedna je od prednosti koje ultrazvučni zavarivanje ima. Štetni faktori za ljude također su odsutni. Kada se kombiniraju, stvaraju se povoljni higijenski uvjeti. Veze proizvoda razlikuju se po kemijskoj homogenosti.

Mogućnosti povezivanja

Zavarivanje metala obavlja se, u pravilu, lappingom. Ovo dodaje različite elemente dizajna. Zavarivanje se može provesti po točkama (jedan ili više), kontinuiranim šavom ili u zatvorenom krugu. U nekim slučajevima, kada se završni dio izratka izvodi iz žice, vezan je s ravninom. Moguće je simultano izvoditi ultrazvučno zavarivanje nekoliko materijala (paketom).

Debljina dijelova

Ograničen je gornjom granicom. Kada se debljina metalnog obratka povećava, potrebno je primjenjivati ​​oscilacije s većom amplitudom. To će nadoknaditi gubitak energije. Povećanje amplitude, zauzvrat, moguće je do određene granice. Ograničenja su povezana s vjerojatnosti pojave pukotina umora, velikih udubljenja iz alata. U takvim slučajevima treba procijeniti koliko je pogodan ultrazvučni zavarivanje. U praksi, metoda se upotrebljava za debljinu proizvoda od 3 lb-4 μm do 05 lb-1 mm. Zavarivanje se može koristiti za dijelove s promjerom od 0.01 sile-05 mm. Debljina drugog proizvoda može biti mnogo veća od prvog.

Mogući problemi

Prilikom primjene metode ultrazvučnog zavarivanja, potrebno je uzeti u obzir vjerojatnost nestanka umora od postojećih spojeva u proizvodima. Tijekom procesa, radni dijelovi mogu se rotirati jedan prema drugom. Kao što je gore rečeno, otvori na površini materijala ostaju na alatu. Uređaj je karakteriziran ograničenim vijekom trajanja, što je posljedica erozije njegove radne ravnine. Na određenim mjestima materijal proizvoda zavaren je alatu. To dovodi do trošenja i suzavanja na uređaju. Popravak opreme popraćen je velikim brojem poteškoća. Oni su povezani s činjenicom da sam instrument djeluje kao element integralnog, jedinstvenog dizajna čvora čija je konfiguracija i dimenzije izračunata točno na radnoj frekvenciji.

Priprema proizvoda i modalnih parametara

Prije izvođenja ultrazvučnog zavarivanja svih složenih mjera s površinom dijelova ne treba. Po želji, moguće je poboljšati stabilnost kvalitete veze. U tu svrhu, poželjno je samo odmašćivanje proizvoda otapalom. Za povezivanje duktilnih metala, ciklus s kašnjenjem pulsa u odnosu na moment pokretanja ultrazvuka smatra se optimalnim. Uz relativno visoku tvrdoću proizvoda, preporuča se lagano zagrijavanje prije uključivanja ultrazvuka.

Dijagrami zavarivanja

Postoji nekoliko. Tehnološke sheme ultrazvučnog zavarivanja razlikuju se u prirodi oscilacije alata. Mogu biti torsionalne, savijene, longitudinalne. Također, sheme se razlikuju ovisno o prostornom položaju uređaja u odnosu na površinu obradaka koji se treba zavariti, kao i na način na koji se kompresijske sile prenose na proizvode i strukturne značajke nosivog elementa. Za konturu, vezivanje šavova i točaka koriste se varijante sa savijanjem i uzdužnim oscilacijama. Ultrazvučni efekt može se kombinirati s lokalnim impulsnim zagrijavanjem dijelova iz odvojenog izvora topline. U tom slučaju možete postići niz prednosti. Prije svega, moguće je smanjiti amplitudu oscilacija, kao i snagu i vrijeme njihova prijenosa. Energetska svojstva toplinskog impulsa i razdoblje njezine superpozicije na ultrazvuku pojavljuju se kao dodatni parametri procesa.

Toplinsko djelovanje

Ultrazvučno zavarivanje prati povećanje temperature na mjestu spajanja. Pojava topline je uzrokovana pojavom trenja na površinama kontaktnih predmeta, kao i plastičnim deformacijama. Oni, zapravo, prate formiranje zavarenog zgloba. Temperatura na mjestu kontaktiranja ovisit će o parametrima čvrstoće. Najvažniji je stupanj tvrdoće materijala. Osim toga, njegove termofizičke osobine nisu mala važnost: toplinska provodljivost i toplinski kapacitet. Odabrani način zavarivanja utječe na temperaturu. Kao što pokazuje praksa, novi termički efekt ne djeluje kao uvjet koji određuje. To je zbog činjenice da je maksimalna čvrstoća zglobova u proizvodima postignuta prije nego što se temperatura diže na graničnu razinu. Smanjiti trajanje prijenosa ultrazvučnih vibracija može se obaviti predgrijavanjem dijelova. To će također poboljšati snagu zgloba.

zaključak

Ultrazvučno zavarivanje sada je neophodna metoda spajanja dijelova u nekim industrijskim granama. Ova je metoda posebno široko rasprostranjena u mikroelektronici. SAD vam omogućuju povezivanje raznih plastičnih i krutih materijala. Danas se aktivno provodi znanstveni rad na poboljšanju alata i tehnologija za zavarivanje.