Ultragarso plastiko, plastikų, metalų, polimerinių medžiagų, aliuminio profilių suvirinimas. Ultragarsinis suvirinimas: technologija, kenksmingi veiksniai

Metalų ultragarsinis suvirinimas - tai procesas, kurio metu kietoje fazėje gaunamas visiškas junginys . Nepilnamečių aikštelių formavimas (kuriose formuojamos obligacijos) ir jų sąlytis vyksta specialiu įrankiu. Tai užtikrina jungtinius veiksmus, susijusius su santykiniais kintamais tangentiškais mažos amplitudės ir įprastų gniuždymo gniužulų poslinkiais. Dar kartą išsamiau aptarkime, kokia yra ultragarso suvirinimo technologija.

Prijungimo mechanizmas

Mažos amplitudės pasikeičia tarp dalių, turinčių ultragarsinį dažnį. Dėl jų dalių paviršiaus mikrosiliejams būdinga plastikinė deformacija. Tuo pačiu metu tarša evakuota iš prijungimo zonos. Ultragarsiniai mechaniniai virpesiai perduodami į suvirinimo vietą iš įrankio iš ruošinio išorės. Visas procesas yra surengtas taip, kad būtų išvengta prietaiso paslydimo ir palaikymo ant dalių paviršių. Kai svyravimai vyksta per formas, energija išsisklaido. Tai užtikrina išorinė trintis tarp paviršių pradiniame suvirinimo etape ir vidinės trinties medžiagoje, esančioje tarp pagrindo ir įrankio, po to, kai nustatomas nustatymo plotas. Ryšium temperatūra kyla, o tai palengvina deformaciją.

Specifinis medžiagos elgesys

Tangentiški judesiai tarp dalių ir jų sukeliami įtempimai, veikiantys kartu su suspaudimu nuo suvirinimo jėgos, užtikrina intensyvios plastinės deformacijos lokalizavimą mažo tūrio paviršiuje šalia paviršiaus sluoksniuose. Visą procesą lydi oksidinių plėvelių ir kitų teršalų smulkinimas ir mechaninis evakuavimas. Ultragarsinė suvirinimas sumažina išeigos tašką, kuris palengvina plastikinę deformaciją.

Proceso ypatybės

Suvirinimas ultragarsu padeda suformuoti būtinas ryšio sąlygas. Tai užtikrina keitiklio mechaniniai svyravimai. Dėl vibracijos energijos susidaro sudėtingi kirpimo, suspaudimo ir įtempimo įtempiai. Plastiko deformacija įvyksta, kai viršijamos medžiagų elastingumo ribos. Stiprus ryšys užtikrinamas didinant tiesioginio kontakto plotą po paviršiaus oksidų, organinių ir adsorbuotų plėvelių evakavimo.

JAV taikymas

Ultragarso yra plačiai naudojama mokslo srityje. Su jo pagalba mokslininkai tiria keletą medžiagų ir reiškinių fizinių savybių. Pramonėje ultragarsu naudojami produktai riebaluoti ir valyti, dirbant su sunkiai dirbančiomis medžiagomis. Be to, svyravimai palankiai veikia kristalizuojančiąsias lydas. Ultragarsas suteikia jiems degazavimo ir smulkinimo grūdus, didinant mechanines savybes lydytoms medžiagoms. Vibracijos prisideda prie likutinių įtempių šalinimo. Jie taip pat plačiai naudojami, siekiant padidinti lėtinių cheminių reakcijų greitį. Ultragarsinis suvirinimas gali būti naudojamas įvairiems tikslams. Svyravimai gali tapti energijos šaltiniu siuvimo ir taškų jungčių formavimui. Kai kristalizacijos metu suvirinimo vonu naudojamas ultragarsas, mechaninės jungties savybės pagerinamos suklijuojant sąnario struktūrą ir intensyviai pašalinant dujas. Dėl to, kad vibracijos aktyviai pašalina teršalus, dirbtinius ir natūralius plėveles, dalys gali būti sujungtos, su oksiduoto, lakuoto ir kt. Paviršiais. Ultragarso pagalba galima sumažinti arba pašalinti įtampą, atsirandančią suvirinant. Dėl vibracijų galima stabilizuoti junginio struktūrą. Tai, savo ruožtu, padeda užkirsti kelią spontaniško konstrukcijų deformacijai po to. Ultragarso suvirinimas neseniai tapo plačiau naudojamas. Taip yra dėl neabejotinų šio prisijungimo metodo pranašumų, palyginti su šalto ir kontakto metodais. Ypač dažnai mikroelektronika naudojama ultragarso vibracija. Polimerinių medžiagų ultragarsinis suvirinimas laikomas perspektyvia kryptimi . Kai kurie iš jų negali būti prijungti jokiu kitu būdu. Šiuo metu pramoninėse įmonėse atliekama ultragarsinė plieno sienelių aliuminio profilių, folijų ir vielų suvirinimas. Šis metodas yra ypač efektyvus, siekiant prisijungti prie produktų iš nevienalyčių žaliavų. Ultragarsinis aliuminio suvirinimas naudojamas buitiniams prietaisams gaminti. Šis metodas yra efektyvus sujungiant lakštines medžiagas (nikelį, varį, lydinius). Ultragarsinis plastikų suvirinimas atrado panaudojimo optikos ir smulkiosios mechanikos prietaisų gamyboje. Šiuo metu yra sukurtos ir įdiegtos mašinos, skirtos įvairiems mikroskopų elementams prijungti. Įrenginiuose įrengti automatiniai įtaisai, dėl kurių produktyvumas gerokai padidėja.

Galia ultragarso

Plastinis ultragarsinis suvirinimas užtikrina neatskiriamą jungtį dėl aukšto dažnio mechaninių virpesių ir santykinai mažos gniuždymo jėgos. Šis metodas labai priklauso nuo šalto būdo. Ultragarso galia, kurią galima perduoti per terpę, priklausys nuo jo fizinių savybių. Jei stiprumo ribos suspaudimo zonose yra viršytos, kietoji medžiaga sugrius. Panašiose situacijose kavitacija prasideda skysčiuose kartu su mažų burbulų atsiradimu ir jų vėlesniais slampais. Kartu su pastaruoju procesu atsiranda vietos spaudimas. Šis reiškinys naudojamas produktų valymui ir perdirbimui.

Įrenginio mazgai

Plastinis ultragarsinis suvirinimas atliekamas naudojant specialias mašinas. Jie turi šiuos mazgus:

1. Maitinimas.
2. Spalvi mechaninė sistema.
3. Valdymo įranga.
4. Slėgio pavara.

Vibracinė sistema naudojama elektros energijos transformavimui mechaniškai paversti ją vėliau perduoti į prijungimo vietą, sutelkti ją ir gauti reikiamą radiatoriaus greičio dydį. Šiame mazge yra:

1. Elektromechaninis konverteris su apvijomis. Jis uždengtas metaline danga ir atvėsinamas vandeniu.
2. Elastinių svyravimų transformatorius.
3. Suvirinimo antgalis.
4. Palaikymas slėgio mechanizmu.

Sistema yra sureguliuojama diafragma. Ultragarso skleidimas vyksta tik suvirinimo metu. Procesas vyksta veikiant vibracijai, slėgiui, pakreiptam stačiu kampu į paviršių, ir šiluminiu poveikiu.

Metodo ypatybės

Ultragarso suvirinimas yra efektyviausias plastikinėms žaliavoms. Produktai, pagaminti iš vario, nikelio, aukso, sidabro ir tt, gali būti derinami tarpusavyje ir su kitais mažo plastiko gaminiais. Kai kietumas padidėja, ultragarso suvirinamumas blogėja. Ugniai atsparūs ugniai atsparūs volframo, niobio, cirkonio, tantalo ir molibdeno produktai yra veiksmingai derinami su ultragarsiniu bandymu. Polimerų ultragarsinis suvirinimas laikomas santykinai nauju metodu. Tokie gaminiai taip pat gali būti tarpusavyje sujungti su kitomis kietomis dalimis. Kalbant apie metalą, jis gali būti derinamas su stiklu, puslaidininkiais, keramika. Taip pat galite sujungti ruošinius per tarpinį sluoksnį. Pavyzdžiui, plieno gaminiai suvirinami kartu per aliuminio plastiką. Dėl trumpalaikės buvimo aukštesnėje temperatūroje gaunamas aukštos kokybės nesudėtingų produktų mišinys. Žaliavų savybės smarkiai pasikeičia. Užsienio priemaišų nebuvimas yra vienas iš privalumų, kurį naudoja ultragarso suvirinimas. Taip pat nėra žmonių kenksmingų veiksnių. Kai kartu, sukurtos palankios higienos sąlygos. Produktų obligacijos skiriasi cheminiu homogeniškumu.

Ryšio ypatybės

Metalo suvirinimas, kaip taisyklė, atliekamas nuimant. Tai prideda skirtingus dizaino elementus. Suvirinimas gali būti atliekamas taškais (vienas ar keli), tęstiniu siūlu arba uždaru ratu. Kai kuriais atvejais, kai ruošinio galas yra iš anksto suformuotas iš vielos, jis yra susietas su plokštuma. Vienu metu (kartu su pakuote) galima vienu metu suvirinti kelias medžiagas ultragarsiniu būdu.

Dalių storis

Tai apribota viršutine riba. Kai padidėja metalo ruošinio storis, reikia naudoti didesnės amplitudės svyravimus. Tai kompensuos energijos nuostolius. Savo ruožtu amplitudės padidėjimas galimas iki tam tikros ribos. Apribojimai yra susiję su nuovargio įtrūkimų tikimybe, dideliomis įtempėmis iš įrankio. Tokiais atvejais reikėtų įvertinti, kaip tinkamas ultragarso suvirinimas. Praktiškai metodas naudojamas produktų storiui nuo 3 ... 4 μm iki 05 ... 1 mm. Suvirinimas taip pat gali būti naudojamas dalims, kurių skersmuo yra 0.01 ... 05 mm. Antrojo produkto storis gali būti daug didesnis už pirmąjį.

Galimos problemos

Naudojant ultragarsinį suvirinimo metodą, būtina atsižvelgti į esamų produktų junginių nuovargio tikimybę. Per procesą ruošiniai gali būti pasukti vienas kito atžvilgiu. Kaip minėta pirmiau, įbrėžimai lieka ant medžiagos paviršiaus iš įrankio. Pats prietaisas turi ribotą eksploatacijos trukmę, kurią lemia jos darbo plokštumos erozija. Atskirais taškais gaminio medžiaga suvirinama į įrankį. Dėl to prietaisas gali nusidėvėti. Įrangos remontui yra keli sunkumai. Jie yra susiję su tuo, kad prietaisas pats veikia kaip integruoto, vieningo mazgo projektas, kurio konfigūracija ir matmenys yra tiksliai apskaičiuojami pagal veikimo dažnį.

Produktų paruošimas ir režimo parametrai

Prieš atliekant ultragarsinį suvirinimą bet kokių kompleksinių priemonių su dalių paviršiumi nereikia. Jei pageidaujama, galima pagerinti ryšio kokybės stabilumą. Šiuo tikslu tik riebalinti produktą su tirpikliu. Aukštųjų metalų prijungimui laikomas optimalus ciklas su impulsų uždelsimu ultragarsu paleidimo momentu. Esant palyginti dideliems produkto kietumui, patariama laukti šiek tiek kaitinimo prieš įjungiant ultragarsą.

Suvirinimo diagramos

Yra keletas. Technologinės ultragarsinės suvirinimo schemos skiriasi nuo įrankio svyravimo pobūdžio. Jos gali būti sukamos, lenkimo, išilginės. Be to, schemos skiriamos atsižvelgiant į prietaiso erdvinę padėtį, palyginti su suvirinimo ruošinio paviršiumi, taip pat į tai, kaip suspaudimo jėgos perkeliamos į gaminį ir pagrindo elemento konstrukcines savybes. Kontūrui, siūlei ir taško jungimui naudojami lenkimo ir išilginių svyravimų variantai. Ultragarsinis poveikis gali būti derinamas su vietos impulsiniu dalių šildymu iš atskiro šilumos šaltinio. Šiuo atveju galite pasiekti daugybę privalumų. Visų pirma, galima sumažinti svyravimų amplitudę, taip pat jų perdavimo stiprumą ir laiką. Šiluminio impulso energetinės savybės ir jos superpozicijos ultragarsu laikotarpis yra papildomi proceso parametrai.

Terminis efektas

Ultragarsinis suvirinimas lydi padidėjusią temperatūrą jungtinėje vietoje. Šilumos atsiradimą sąlygoja trinties atsiradimas ant kontaktinių gaminių paviršių, taip pat plastikinės deformacijos. Tiesą sakant, jie lydina suvirintą jungtį. Kontakto vietos temperatūra priklausys nuo stiprumo parametrų. Svarbiausia yra medžiagos kietumo laipsnis. Be to, jo termofizikinės savybės nėra labai svarbios: šilumos laidumas ir šilumos talpa. Pasirinktas suvirinimo režimas veikia temperatūros lygį. Kaip parodė praktika, atsirandantis šiluminis poveikis nėra lemiamas veiksnys. Taip yra dėl to, kad didžiausia produktų sąnarių koncentracija pasiekiama anksčiau, nei temperatūra pakyla iki ribinio lygio. Sumažinti ultragarso virpesių perdavimo trukmę galima iš anksto pašildžius dalis. Tai taip pat pagerins jungties stiprumą.

Išvada

Ultragarsinis suvirinimas yra būtinas tam tikrų pramonės šakų dalių prijungimo būdas. Šis metodas yra ypač paplitęs mikroelektronikos srityje. JAV leidžia jums prijungti įvairius plastikinius ir kietas medžiagas. Šiandien aktyviai atliekamas mokslinis darbas, skirtas suvirinimo įrankių ir technologijų tobulinimui.