Ультразвукове зварювання - Слюсарна справа
Слюсарна справа
Інструмент
Ультразвукове зварювання
Методультразвукового зварювання, розроблений у 50-ті роки 20-го століття, відноситься до групи технологій фрикційного зварювання, або зварювання тертям, і застосовується головним чином для з'єднання невеликих деталей.
Ультразвукове зварювання дозволяє з'єднувати із структурним замиканням як пластмаси, так і метали. За рахунок механічної енергії коливань високої частоти, яка в залежності від конструкції зварювальної машини і технічного завдання може передаватися матеріалу зварюваних деталей за допомогою системи або з ротаційним, або з лінійним вібратором, поверхні, що стикуються розташованих внахлест деталей фактично притираються один до одного під дією стискаючого зусилля. При цьому поверхні стику деформуються під дією локально обмеженого дуже короткочасного нагріву і точково з'єднуються один з одним у місцях поверхневих виступів. Широкого оплавлення поверхонь, що стикуються, при цьому не відбувається.
В основі сполуки, що створюється при ультразвуковому зварюванні, лежать різні механізми утворення структурного зв'язку між матеріалами, які можна пояснити теплотою тертя, абразивною дією, адгезією, а також явищами дифузії та рекристалізації.
Пристрій та принцип дії зварювальної машини
Під дією п'єзокерамічного резонатора конвертер перетворює електричну енергію на механічну.
Що стосується бустера, то він, залежно від своєї геометричної форми, виконує функцію мультиплікатора або дільника амплітуди. Крім того, він служить уяк стабілізатор коливань.
Трансформуючий хвилевід, теж залежно від своєї геометричної форми, перетворює вихідну амплітуду коливань бустера на робочу амплітуду.
Сонотрод є власне сам зварювальний інструмент, який подає енергію коливань всередину тієї з деталей, що зварюються, яка звернена до нього.
Інша деталь, що зварюється, поміщається на упорі і спирається на нього.
Щоб уникнути зісковзування, стикаються поверхні сонотроду і упору виготовляються з ромбічним або лінійним рифленням.
Трансформуючий хвилевід і сонотрод часто поєднуються в єдиний вузол.
Стиковані деталі зварюються під тиском, причому та з них, яка звернена до сонотроду, коливається щодо деталі, що знаходиться на упорі, з малими амплітудами (як правило, до 50 мкм) та з ультразвуковою частотою (як правило, від 20 кГц до 70 кГц) .
Зварюваність різних матеріалів
Чим вище твердість матеріалу, тим менш він придатний для ультразвукового зварювання. Але на зварюваність матеріалів ультразвуком впливає не лише їхня твердість. Вплив на цей параметр також надають модуль пружності, який визначає руйнівність оксидних плівок при деформації, демпфуюча здатність, якість поверхонь заготовок, міцність втоми матеріалу, текстура прокатки, орієнтація зерен матеріалу і структура його кристалічної решітки. Матеріали, що мають сильну антифрикційну дію, такі як свинець або матеріали, що містять свинець, як правило, не придатні для ультразвукового зварювання.
Область застосування технології
Зварні з'єднання, отримані методом ультразвукового зварювання, мають хороші електричні властивості. Тому ця технологія часто застосовується в галузі електротехніки,наприклад, під час виконання різних кабельних з'єднань або при виготовленні контакторів акумуляторних батарей. При цьому ультразвукове зварювання використовується переважно для таких поєднань матеріалів, як мідь з міддю, алюміній з алюмінієм та алюміній з міддю.