Svejsning af ultralydsplast, plast, metaller, polymermaterialer, aluminiumsprofiler. Ultralydssvejsning: teknologi, skadelige faktorer

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Ultralydsvejsning af metaller er en proces, hvorved der opnås en permanent samling i den faste fase. Dannelsen af unge områder (hvor der dannes bindinger) og kontakten mellem dem sker under påvirkning af et specielt værktøj. Det giver fælles virkning af relative fortegnsvekslende tangentielle forskydninger med lille amplitude og kompressionsnormalkraft på emnerne. Lad os se nærmere på, hvad ultralydssvejseteknologi er.

Forbindelsesmekanisme

Forskydninger med lav amplitude forekommer mellem dele med ultralydsfrekvens. På grund af dem udsættes mikroruheder på overfladen af dele for plastisk deformation. Samtidig evakueres forurenende stoffer fra tilslutningszonen. Ultralyds mekaniske vibrationer overføres til svejsestedet fra værktøjet på ydersiden af emnet. Hele processen er organiseret på en sådan måde, at det udelukker glidning af armaturet og støtte langsdetalje overflader. Under passagen af vibrationer gennem emnet spredes energi. Dette er tilvejebragt af udvendig friktion mellem overfladerne i den indledende fase af svejsningen og intern friktion i materialet placeret mellem understøtningen og værktøjet efter dannelsen af indstillingsområdet. Dette øger temperaturen i samlingen, hvilket gør det lettere at deformere.

Specifik materiel adfærd

Tangentielle forskydninger mellem delene og de spændinger, de forårsager og virker sammen med kompressionen fra svejsekraften, giver lokalisering af alvorlig plastisk deformation i små volumener i de overfladenære lag. Hele processen ledsages af slibning og mekanisk evakuering af oxidfilm og andre forurenende stoffer. Ultralydssvejsning reducerer flydespændingen og letter derved plastisk deformation.

Procesfunktioner

Ultralydsvejsning bidrager til dannelsen af de nødvendige betingelser for forbindelsen. Dette sikres af transducerens mekaniske vibrationer. Vibrationsenergi skaber komplekse forskydnings-, kompressions- og belastningsspændinger. Plastisk deformation opstår, når materialernes elastiske grænser overskrides. Opnåelsen af en stærk forbindelse sikres ved at øge området med direkte kontakt efter evakuering af overfladeoxider, organiske og adsorberede film.

Bruger KM

Ultralyd er meget udbredt inden for det videnskabelige område. Med dens hjælp undersøger forskere en række fysiske egenskaberstoffer og fænomener. I industrien bruges ultralyd til affedtning og rengøring af produkter, hvor der arbejdes med materialer, der er svære at bearbejde. Derudover påvirker fluktuationer positivt krystalliserende smelter. Ultralyd giver dem afgasning og kornforfining, hvilket forbedrer de mekaniske egenskaber af støbte materialer. Vibrationer bidrager til at fjerne resterende spændinger. De er også meget brugt til at øge hastigheden af langsomme kemiske reaktioner. Ultralydssvejsning kan bruges til forskellige formål. Vibrationer kan blive en energikilde til dannelse af søm- og spidssamlinger. Når svejsebassinet udsættes for ultralyd under krystallisation, forbedres samlingens mekaniske egenskaber på grund af raffineringen af svejsestrukturen og den intensive fjernelse af gasser. På grund af det faktum, at vibrationer aktivt fjerner snavs, kunstige og naturlige film, er det muligt at forbinde dele med en oxideret, lakeret osv. overflade. Ultralyd bidrager til reduktion eller eliminering af selvstress, der opstår under svejsning. På grund af vibrationer er det muligt at stabilisere komponenterne i sammensætningens struktur. Dette gør det igen muligt at forhindre muligheden for spontan deformation af strukturer efterfølgende. Ultralydssvejsning er for nylig blevet mere og mere udbredt. Dette skyldes de utvivlsomme fordele ved denne forbindelsesmetode sammenlignet med kulde- og kontaktmetoder. Specielt ofte bruges ultralydsvibrationer i mikroelektronik.

Lovende retningbetragtes som ultralydssvejsning af polymere materialer. Nogle af dem kan ikke forbindes med nogen anden metode. I industrivirksomheder udføres i øjeblikket ultralydssvejsning af tyndvæggede aluminiumsprofiler, folie, tråd. Denne metode er især effektiv til sammenføjning af produkter fra uens råmaterialer. Ultralydssvejsning af aluminium bruges til fremstilling af husholdningsapparater. Denne metode er effektiv ved splejsning af pladeråmaterialer (nikkel, kobber, legeringer). Ultralydssvejsning af plast har fundet anvendelse i produktionen af optik og finmekaniske enheder. På nuværende tidspunkt er maskiner blevet skabt og introduceret i produktionen til at forbinde forskellige elementer i mikrokredsløb. Enheder er udstyret med automatiske enheder, på grund af hvilke produktiviteten øges markant.

U. S. power

Ultralydsvejsning af plast giver en permanent forbindelse på grund af den kombinerede virkning af højfrekvente mekaniske vibrationer og en relativt lille trykkraft. Denne metode har meget til fælles med den kolde metode. Den ultralydseffekt, der kan transmitteres gennem mediet, vil afhænge af sidstnævntes fysiske egenskaber. Hvis styrkegrænserne i kompressionszonerne overskrides, vil det faste materiale falde sammen. I lignende situationer forekommer kavitation i væsker, ledsaget af udseendet af små bobler og deres efterfølgende kollaps. Sammen med sidstnævnte proces opstår der lok alt pres. Dette fænomen bruges til rengøring og forarbejdning af produkter.

Enhedsnoder

Ultralydsvejsning af plastik udføres vhaspecielle maskiner. De indeholder følgende noder:

1. Strømforsyning.
2. Vibrationsmekanisk system.
3. Kontroludstyr.
4. Pressure drive.

Det oscillerende system bruges til at omdanne elektricitet til mekanisk energi til dens efterfølgende transmission til forbindelsessektionen, koncentrere det og opnå den nødvendige værdi af emitterhastigheden. Denne node indeholder:

1. Elektromekanisk transducer med viklinger. Den er indesluttet i en metalkasse og afkølet med vand.
2. Elastisk oscillationstransformator.
3. Svejsespids.
4. Støtte med trykmekanisme.

Systemet er fastgjort ved hjælp af en membran. Ultralydsstråling forekommer kun i svejseøjeblikket. Processen foregår under påvirkning af vibrationer, tryk påført vinkelret på overfladen og den termiske effekt.

Metodefunktioner

Ultralydsvejsning er mest effektiv til plastråmaterialer. Produkter lavet af kobber, nikkel, guld, sølv osv. kan kombineres med hinanden og med andre lavplastiske produkter. Efterhånden som hårdheden øges, forringes ultralydssvejsbarheden. Ildfaste produkter lavet af wolfram, niobium, zirconium, tantal, molybdæn er effektivt forbundet ved hjælp af ultralyd. Ultralydssvejsning af polymerer betragtes som en relativt ny metode. Sådanne produkter kan også forbindes både med hinanden og til andre faste dele. Hvad angår metallet, kan det kombineres medglas, halvledere, keramik. Du kan også binde emner gennem et mellemlag. For eksempel er stålprodukter svejset til hinanden gennem aluminiumsplast. På grund af det korte ophold under forhøjet temperatur opnås en højkvalitetsforbindelse af uens produkter. Der tages forbehold for mindre ændringer i råvarernes egenskaber. Fraværet af fremmede urenheder er en af de fordele, som ultralydssvejsning har. Skadelige faktorer for mennesker er også fraværende. Ved tilslutning skabes gunstige hygiejniske forhold. Produkternes bindinger er kemisk homogene.

Forbindelsesfunktioner

Metalsvejsning udføres som regel på en overlappende måde. Samtidig tilføjes forskellige designelementer. Svejsning kan udføres med punkter (en eller flere), en kontinuerlig søm eller i en lukket cirkel. I nogle tilfælde, under den foreløbige dannelse af enden af trådemnet, laves en T-forbindelse med flyet. Det er muligt at udføre ultralydssvejsning af flere materialer på samme tid (pakke).

Deltykkelse

Det er begrænset af den øvre grænse. Med en stigning i tykkelsen af metalemnet er det nødvendigt at anvende oscillationer med en større amplitude. Dette vil kompensere for tabet af energi. En stigning i amplitude er til gengæld mulig op til en vis grænse. Begrænsninger er forbundet med sandsynligheden for træthedsrevner, store buler fra værktøjet. I sådanne tilfælde bør man vurdere hvordanultralydssvejsning ville være passende. I praksis anvendes metoden til produkttykkelser fra 3…4 µm til 05…1 mm. Svejsning kan også anvendes til dele med en diameter på 0,01 … 05 mm. Tykkelsen af det andet produkt kan være væsentligt større end det første.

Mulige problemer

Ved anvendelse af ultralydssvejsemetoden er det nødvendigt at tage højde for sandsynligheden for udmattelsessvigt i eksisterende samlinger i produkter. Under processen kan emnerne dreje i forhold til hinanden. Som nævnt ovenfor forbliver buler på overfladen af materialet fra værktøjet. Selve enheden har en begrænset levetid på grund af erosionen af dets arbejdsplan. På nogle punkter svejses produktets materiale til værktøjet. Dette fører til slid på enheden. Reparation af udstyr er ledsaget af en række vanskeligheder. De er relateret til det faktum, at selve værktøjet fungerer som et element i et ikke-adskilleligt enkelt enhedsdesign, hvis konfiguration og dimensioner er designet nøjagtigt til driftsfrekvensen.

Produktforberedelse og tilstandsparametre

Før der udføres ultralydssvejsning, er det ikke nødvendigt at udføre komplekse foranst altninger med overfladen af delene. Hvis det ønskes, kan du øge stabiliteten af kvaliteten af forbindelsen. For at gøre dette tilrådes det kun at affedte produktet med et opløsningsmiddel. Til sammenføjning af duktile metaller anses en cyklus med en pulsforsinkelse i forhold til starten af ultralyd for optimal. Med en relativt høj hårdhed af produktet, er det tilrådeligt at vente på en let opvarmning, før du tænder for ultralyden.

Svejsemønstre

Der er flere af dem. Teknologiske ordninger for ultralydssvejsning adskiller sig i arten af værktøjssvingninger. De kan være torsionelle, bøjede, langsgående. Også skemaer skelnes afhængigt af enhedens rumlige position i forhold til overfladen af den svejste del, såvel som af metoden til at overføre trykkræfter til produkterne og støtteelementets designfunktioner. Til kontur-, søm- og punktforbindelser anvendes varianter med bøjning og langsgående vibrationer. Ultralydsvirkning kan kombineres med lokal pulseret opvarmning af dele fra en separat varmekilde. I dette tilfælde kan der opnås en række fordele. Først og fremmest kan du reducere amplituden af oscillationer samt styrken og tiden for deres transmission. Energiegenskaberne for den termiske puls og perioden for dens superposition på ultralyd fungerer som yderligere parametre for processen.

Termisk effekt

Ultralydsvejsning ledsages af en stigning i temperaturen ved samlingen. Udseendet af varme er forårsaget af udseendet af friktion på overfladerne af de kontaktprodukter, såvel som af plastiske deformationer. De ledsager faktisk dannelsen af en svejset samling. Temperaturen ved kontaktområdet vil afhænge af styrkeparametrene. Den vigtigste er materialets hårdhedsgrad. Derudover er dets termofysiske egenskaber af stor betydning: termisk ledningsevne og varmekapacitet. Den valgte svejsetilstand påvirker også temperaturniveauet. Som praksis viser, virker den fremkommende termiske effekt ikke som en afgørende betingelse. detskyldes, at den maksimale styrke af samlingerne i produkterne opnås, før temperaturen stiger til det begrænsende niveau. Det er muligt at reducere varigheden af transmissionen af ultralydsvibrationer ved at forvarme delene. Dette vil også øge styrken af forbindelsen.

Konklusion

Ultralydsvejsning er i øjeblikket en uundværlig metode til at samle dele i nogle industrier. Denne metode er især udbredt i mikroelektronik. Ultralyd giver dig mulighed for at forbinde en række plastik og hårde materialer. I dag udføres der aktivt videnskabeligt arbejde for at forbedre svejseværktøjer og -teknologier.