Sudare plastic ultrasonic, materiale plastice, metale, materiale polimerice, profile din aluminiu. Sudarea cu ultrasunete: tehnologie, factori nocivi

Sudarea cu ultrasunete a metalelor este un proces în care conexiune all-in-one în faza solidă. Formarea locurilor juvenile (în care se formează legăturile) și contactul dintre ele apar sub influența unui instrument special. Ea asigură o acțiune comună a deplasărilor tangențiale alternante alternând amplitudinea mică și forța normală compresivă asupra pieselor de prelucrat. Să analizăm în detaliu ce este tehnologia de sudură cu ultrasunete.

Mecanism de conectare

Amplitudinile cu amplitudine joasă apar între părțile cu o frecvență ultrasonică. Datorită lor, microroughness pe suprafața pieselor este supus de deformare plastică. În același timp, poluarea este evacuată din zona de conectare. ultrasunete vibrații mecanice sunt transferate la stația de sudură din sculă din exteriorul piesei de prelucrat. Întregul proces este organizat astfel încât să se evite alunecarea dispozitivului și suportul pe suprafețele pieselor. În timpul trecerii oscilațiilor prin preforme, energia se disipează. Aceasta este asigurată de frecare externă între suprafețele din faza inițială de sudare și frecare internă din materialul situat între suport și sculă după formarea zonei de reglare. În legătură, temperatura crește, ceea ce facilitează deformarea.

Comportamentul specific al materialului

Miscările tangențiale între părți și solicitările care sunt cauzate de acestea și care acționează împreună cu compresia din forța de sudare, asigură localizarea unei deformări plastice intense în volume mici în straturile de suprafață apropiate. Întregul proces este însoțit de zdrobirea și evacuarea mecanică a filmelor de oxid și a altor contaminanți. Sudarea cu ultrasunete oferă o reducere randamentul stresului, astfel încât să se faciliteze deformarea plastică.

Caracteristicile procesului

Sudarea cu ultrasunete ajută la formarea condițiilor necesare pentru conectare. Acest lucru este asigurat de oscilațiile mecanice ale convertizorului. Datorită energiei vibraționale, se creează tensiuni complexe de forfecare, compresiune și tensiune. Deformarea plastică are loc atunci când limitele elasticității materialelor sunt depășite. Obținerea unei legături puternice este asigurată prin creșterea zonei de contact direct după evacuarea oxizilor de suprafață, a filmelor organice și adsorbite.

Aplicarea US

Ecografia este folosită pe scară largă în domeniul științific. Cu ajutorul său, oamenii de știință explorează o serie de proprietăți fizice ale substanțelor și fenomenelor. În industrie, ultrasunetele sunt folosite pentru degresarea și curățarea produselor, care lucrează cu materiale greu accesibile. În plus, oscilațiile afectează în mod favorabil topitura de cristalizare. Ecografia le oferă degazare și măcinare a cerealelor, mărind proprietățile mecanice ale materialelor turnate. Vibrațiile contribuie la eliminarea solicitărilor reziduale. De asemenea, acestea sunt utilizate pe scară largă pentru a crește viteza reacțiilor chimice lente. Sudarea cu ultrasunete poate fi utilizată în scopuri diferite. Oscilațiile pot fi o sursă de energie pentru formarea conexiunilor de sutură și punct. Când ultrasunetele sunt aplicate în baia de sudură în timpul cristalizării, proprietățile mecanice ale articulației sunt îmbunătățite prin măcinarea structurii articulației și prin îndepărtarea intensivă a gazelor. Datorită faptului că vibrațiile îndepărtează în mod activ impuritățile, filmele artificiale și naturale, este posibilă conectarea pieselor cu suprafețe oxidate, lăcuite etc. Ecografia ajută la reducerea sau eliminarea stresurilor proprii care apar în timpul sudării. Datorită vibrațiilor, este posibilă stabilizarea structurii compusului. Aceasta, la rândul său, ajută la prevenirea posibilității de deformare spontană a structurilor după aceea. Sudarea cu ultrasunete a devenit recent utilizată pe scară mai largă. Acest lucru se datorează avantajelor fără îndoială ale acestei metode de conectare în comparație cu metodele de răcire și de contact. În special, vibrațiile cu ultrasunete sunt folosite în microelectronică. O zonă promițătoare este sudarea cu ultrasunete materiale polimerice. Unele dintre ele nu pot fi conectate prin nici o altă metodă. La întreprinderile industriale, în prezent se realizează sudarea cu ultrasunete a profilelor, foliilor și firelor din aluminiu cu pereți subțiri. Această metodă este eficientă în special pentru îmbinarea produselor din materii prime eterogene. ultrasunete sudare din aluminiu Utilizat la fabricarea aparatelor de uz casnic. Această metodă este eficientă pentru îmbinarea materialelor din tablă (nichel, cupru, aliaje). Sudarea cu ultrasunete a materialelor plastice a fost aplicată în fabricarea instrumentelor de optică și mecanică fină. În prezent, au fost create mașini pentru conectarea diferitelor elemente ale microcircuitelor și introduse în producție. Dispozitivele sunt echipate cu dispozitive automate, datorită cărora productivitatea crește semnificativ.

Puterea ultrasonică

Sudarea cu ultrasunete a plasticului asigură o conexiune all-in-one datorită acțiunii combinate a vibrațiilor mecanice de înaltă frecvență și a unei forțe compresive relativ mici. Această metodă are multe în comun cu modul rece. Puterea ultrasunetelor care pot fi transmise prin mediu va depinde de proprietățile fizice ale acestora din urmă. Când depășiți Limitele de rezistență în zonele de compresie, materialul solid se va prăbuși. În situații similare, cavitația apare în lichide, însoțită de apariția de bule mici și de ulterior slăbirea lor. Împreună cu acest din urmă proces, se produc presiuni locale. Acest fenomen este utilizat în curățarea și prelucrarea produselor.

Noduri de dispozitive

Sudarea cu ultrasunete a plasticului se realizează cu ajutorul unor mașini speciale. Următoarele noduri sunt prezente:

1. Sursă de alimentare.
2. Sistem mecanic vibratoare.
3. Echipamente de control.
4. Unitate de presiune.

Sistemul oscilator este utilizat pentru a transforma puterea electrică în mecanică pentru a fi transmis ulterior la locul de conectare, concentrându-l și obținând magnitudinea necesară a vitezei radiatorului. În acest nod există:

1. Convertor electromecanic cu înfășurări. Este închis într-o carcasă metalică și este răcit cu apă.
2. Transformator de oscilații elastice.
3. Sfat pentru sudură.
4. Sprijin cu mecanism de presiune.

Sistemul este fixat cu ajutorul unei diafragme. Radiația ultrasunetelor apare numai la momentul sudării. Procesul are loc sub influența vibrațiilor, a presiunii aplicate în unghi drept față de suprafață și a efectului termic.

Caracteristicile metodei

Sudarea cu ultrasunete este cea mai eficientă pentru materiile prime plastice. Produsele din cupru, nichel, aur, argint etc. pot fi combinate între ele, precum și cu alte produse din plastic slab. Odată cu creșterea durității, sudabilitatea prin ultrasunete se deteriorează. Produsele refractare din wolfram, niobiu, zirconiu, tantal și molibden sunt combinate efectiv cu ajutorul testării cu ultrasunete. Sudarea cu ultrasunete a polimerilor este considerată o metodă relativ nouă. Astfel de produse pot fi, de asemenea, conectate între ele, precum și cu alte părți solide. În ceea ce privește metalul, acesta poate fi combinat cu sticlă, semiconductori, ceramică. De asemenea, puteți conecta piesele de prelucrat prin interfața intermediară. De exemplu, produsele din oțel sunt sudate împreună prin plastic din aluminiu. Datorită șederii scurte la o temperatură ridicată, se obține un compus de înaltă calitate din produse nesimilare. Proprietățile materiilor prime suferă modificări minore. Absența impurităților străine este unul dintre avantajele pe care le are sudarea cu ultrasunete. Factorii nocivi pentru oameni sunt de asemenea absenți. Atunci când sunt combinate, sunt create condiții igienice favorabile. Legăturile produselor diferă în ceea ce privește omogenitatea chimică.

Funcții de conectare

Sudarea metalului se efectuează, de regulă, prin lipire. Aceasta adaugă elemente de design diferite. Sudarea poate fi efectuată prin puncte (una sau mai multe), o cusătura continuă sau într-un cerc închis. În unele cazuri, atunci când capătul piesei de prelucrat este preformat din sârmă, este legat împreună cu planul. Este posibil să se efectueze sudarea cu ultrasunete a mai multor materiale simultan (cu un pachet).

Grosimea pieselor

Este limitată de limita superioară. Atunci când grosimea piesei metalice este mărită, este necesar să se aplice oscilații cu o amplitudine mai mare. Aceasta va compensa pierderea de energie. Creșterea amplitudinii, la rândul său, este posibilă până la o anumită limită. Restricțiile sunt asociate cu probabilitatea de apariție a fisurilor de oboseală, a loviturilor mari din sculă. În astfel de cazuri, ar trebui să se evalueze modul în care este adecvată sudarea cu ultrasunete. În practică, metoda este utilizată pentru grosimea produselor de la 3hellip-4μm la 05hellip-1mm. Sudarea poate fi utilizată pentru piese cu diametrul de 0.01-șurub-05 mm. Grosimea celui de-al doilea produs poate fi mult mai mare decât prima.

Posibile probleme

Atunci când se aplică metoda sudării cu ultrasunete, este necesar să se țină seama de probabilitatea de insuficiență a oboselii compușilor existenți în produse. În timpul procesului, piesele de prelucrat pot fi rotite unul față de celălalt. Așa cum sa spus mai sus, pe suprafața materialului rămân încrețite de sculă. Dispozitivul în sine este caracterizat printr-o durată limitată de viață, datorată eroziunii planului său de lucru. În anumite puncte, materialul produsului este sudat pe instrument. Acest lucru duce la uzura și ruperea dispozitivului. Reparația echipamentului este însoțită de o serie de dificultăți. Acestea sunt legate de faptul că instrumentul însuși acționează ca un element al unui proiect integrat, unificat al nodului, configurația și dimensiunile acestuia fiind calculate exact la frecvența de operare.

Pregătirea produselor și parametrii modului

Înainte de a efectua sudarea cu ultrasunete a oricăror măsuri complexe cu suprafața pieselor, nu este nevoie. Dacă se dorește, este posibilă îmbunătățirea stabilității calității conexiunii. În acest scop, se recomandă numai degresarea produsului cu un solvent. Pentru conectarea metalelor ductile, ciclul cu întârzierea impulsului în raport cu momentul lansării ultrasunetelor este considerat optim. Cu o duritate relativ ridicată a produsului, se recomandă să așteptați o ușoară încălzire înainte de a porni ultrasunetele.

Diagrame de sudare

Sunt mai multe. Schemele tehnologice ale sudării cu ultrasunete diferă prin natura oscilației instrumentului. Ele pot fi torsionale, îndoite, longitudinale. De asemenea, circuitul distinge în funcție de poziția spațială a dispozitivului în raport cu suprafața piesei, precum și o metodă de transmitere a forțelor de compresiune asupra caracteristicilor structurale ale elementului de produs și de sprijin. Pentru contur, sutură și conexiune punct, se utilizează variante cu oscilații îndoiri și longitudinale. Efectul ultrasonic poate fi combinat cu încălzirea prin impuls local a părților dintr-o sursă separată de căldură. În acest caz, puteți obține o serie de avantaje. În primul rând, puteți reduce amplitudinea de oscilație, precum și puterea și timpul trecerii lor. Proprietățile energetice ale impulsului de căldură și perioada de suprapunere cu ultrasunete acționează ca parametri suplimentari de proces.

Efect termic

Sudarea cu ultrasunete este însoțită de o creștere a temperaturii la locul de îmbinare. Apariția căldurii este cauzată de apariția fricțiunii pe suprafețele articolelor de contact, precum și de deformările plastice. Ei, de fapt, însoțesc formarea unei îmbinări sudate. Temperatura la locul de contact va depinde de parametrii de rezistență. Cel mai important este gradul de duritate a materialului. În plus, proprietățile sale termofizice nu sunt de o importanță redusă: conducta de căldură și capacitatea de căldură. Modul de sudare selectat influențează nivelul temperaturii. După cum arată practica, efectul termic în curs de apariție nu acționează ca o condiție determinantă. Acest lucru se datorează faptului că rezistența maximă a îmbinărilor în produse este atinsă mai devreme de creșterea temperaturii până la nivelul limită. Reducerea duratei de transmitere a vibrațiilor cu ultrasunete se poate face prin preîncălzirea pieselor. Acest lucru va îmbunătăți, de asemenea, forța articulației.

concluzie

Sudarea cu ultrasunete este acum o metodă indispensabilă de îmbinare a pieselor în unele ramuri industriale. Această metodă este deosebit de răspândită în microelectronică. US vă permite să conectați o varietate de materiale plastice și solide. Astăzi, activitatea științifică se desfășoară în mod activ pentru a îmbunătăți instrumentele și tehnologiile pentru sudare.