Welding ng mga ultrasonic na plastik, plastik, metal, polymeric na materyales, aluminum profile. Ultrasonic welding: teknolohiya, nakakapinsalang mga kadahilanan

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang Ultrasonic welding ng mga metal ay isang proseso kung saan nakakakuha ng permanenteng joint sa solid phase. Ang pagbuo ng mga lugar ng kabataan (kung saan nabuo ang mga bono) at ang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga ito ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang espesyal na tool. Nagbibigay ito ng magkasanib na pagkilos ng kamag-anak na sign- alternating tangential displacements ng maliit na amplitude at compressive normal na puwersa sa mga blangko. Tingnan natin kung ano ang ultrasonic welding technology.

Mekanismo ng koneksyon

Ang mga displacement na may mababang amplitude ay nangyayari sa pagitan ng mga bahagi na may dalas ng ultrasonic. Dahil sa kanila, ang mga microroughness sa ibabaw ng mga bahagi ay napapailalim sa plastic deformation. Kasabay nito, ang mga kontaminant ay inililikas mula sa zone ng koneksyon. Ang mga ultrasonic na mekanikal na vibrations ay ipinapadala sa welding site mula sa tool sa labas ng workpiece. Ang buong proseso ay nakaayos sa paraang hindi kasama ang pagkadulas ng kabit at suporta kasamamga detalye ng ibabaw. Sa panahon ng pagpasa ng mga vibrations sa workpiece, ang enerhiya ay nawawala. Ito ay ibinibigay ng panlabas na alitan sa pagitan ng mga ibabaw sa paunang yugto ng hinang at panloob na alitan sa materyal na matatagpuan sa pagitan ng suporta at ng tool pagkatapos ng pagbuo ng setting na lugar. Pinapataas nito ang temperatura sa kasukasuan, na ginagawang mas madaling ma-deform.

Tiyak na materyal na pag-uugali

Ang mga tangential na displacement sa pagitan ng mga bahagi at ang mga stress na dulot ng mga ito at kumikilos kasama ng compression mula sa welding force ay nagbibigay ng localization ng matinding plastic deformation sa maliliit na volume sa malapit-surface layers. Ang buong proseso ay sinamahan ng paggiling at mekanikal na paglisan ng mga oxide film at iba pang mga contaminants. Binabawasan ng ultrasonic welding ang yield strength, at sa gayon ay pinapadali ang plastic deformation.

Mga Tampok ng Proseso

Ultrasonic welding ay nakakatulong sa pagbuo ng mga kinakailangang kondisyon para sa koneksyon. Tinitiyak ito ng mga mekanikal na panginginig ng boses ng transduser. Ang enerhiya ng vibration ay lumilikha ng kumplikadong paggugupit, compression, at strain stresses. Ang plastic deformation ay nangyayari kapag ang mga nababanat na limitasyon ng mga materyales ay nalampasan. Ang pagkakaroon ng malakas na koneksyon ay tinitiyak sa pamamagitan ng pagtaas ng lugar ng direktang kontak pagkatapos ng paglisan ng mga surface oxide, organic at adsorbed na pelikula.

Gumagamit ng KM

Ultrasound ay malawakang ginagamit sa siyentipikong larangan. Sa tulong nito, sinisiyasat ng mga siyentipiko ang isang bilang ng mga pisikal na katangianmga sangkap at phenomena. Sa industriya, ang ultratunog ay ginagamit para sa degreasing at paglilinis ng mga produkto, na nagtatrabaho sa mga materyales na mahirap gamitin sa makina. Bilang karagdagan, ang mga pagbabagu-bago ay paborableng nakakaapekto sa crystallizing melts. Ang ultratunog ay nagbibigay sa kanila ng degassing at grain refinement, na nagpapahusay sa mga mekanikal na katangian ng mga cast materials. Ang mga vibrations ay nakakatulong sa pag-alis ng mga natitirang stress. Malawak din silang ginagamit upang mapataas ang rate ng mabagal na mga reaksiyong kemikal. Ang ultrasonic welding ay maaaring gamitin para sa iba't ibang layunin. Ang mga panginginig ng boses ay maaaring maging isang mapagkukunan ng enerhiya para sa pagbuo ng mga pinagtahian at punto ng mga joints. Kapag ang weld pool ay nalantad sa ultrasound sa panahon ng crystallization, ang mga mekanikal na katangian ng joint ay napabuti dahil sa pagpipino ng istraktura ng weld at ang masinsinang pag-alis ng mga gas. Dahil sa ang katunayan na ang mga vibrations ay aktibong nag-aalis ng dumi, artipisyal at natural na mga pelikula, posible na ikonekta ang mga bahagi na may isang oxidized, barnisado, atbp. Ang ultratunog ay nag-aambag sa pagbawas o pag-aalis ng mga stress sa sarili na lumilitaw sa panahon ng hinang. Dahil sa mga vibrations, posible na patatagin ang mga bahagi ng istraktura ng tambalan. Ito, sa turn, ay ginagawang posible upang maiwasan ang posibilidad ng kusang pagpapapangit ng mga istruktura kasunod. Ang ultrasonic welding ay naging mas malawak na ginagamit kamakailan. Ito ay dahil sa hindi mapag-aalinlanganang mga pakinabang ng pamamaraang ito ng koneksyon kumpara sa mga pamamaraan ng malamig at pakikipag-ugnay. Lalo na kadalasang ginagamit ang mga ultrasonic vibrations sa microelectronics.

Nangangakong direksyonitinuturing na ultrasonic welding ng polymeric na materyales. Ang ilan sa mga ito ay hindi maaaring konektado sa anumang iba pang paraan. Sa mga pang-industriya na negosyo, ang ultrasonic welding ng thin-walled aluminum profiles, foil, wire ay kasalukuyang isinasagawa. Ang pamamaraang ito ay lalong epektibo para sa pagsali sa mga produkto mula sa magkakaibang hilaw na materyales. Ang ultrasonic welding ng aluminyo ay ginagamit sa paggawa ng mga gamit sa bahay. Ang pamamaraang ito ay epektibo kapag nag-splice ng mga hilaw na materyales ng sheet (nikel, tanso, haluang metal). Ang ultrasonic welding ng mga plastik ay nakahanap ng aplikasyon sa paggawa ng mga optika at pinong mechanics device. Sa kasalukuyan, ang mga makina ay nilikha at ipinakilala sa produksyon para sa pagkonekta ng iba't ibang elemento ng microcircuits. Ang mga device ay nilagyan ng mga awtomatikong device, dahil sa kung saan ang pagiging produktibo ay tumaas nang malaki.

U. S. power

Ultrasonic welding ng plastic ay nagbibigay ng permanenteng koneksyon dahil sa pinagsamang pagkilos ng high-frequency na mechanical vibrations at medyo maliit na compressive force. Ang pamamaraang ito ay magkapareho sa malamig na pamamaraan. Ang ultrasonic na kapangyarihan na maaaring maipadala sa pamamagitan ng daluyan ay depende sa mga pisikal na katangian ng huli. Kung ang mga limitasyon ng lakas sa mga compression zone ay lumampas, ang solid na materyal ay babagsak. Sa mga katulad na sitwasyon, ang cavitation ay nangyayari sa mga likido, na sinamahan ng paglitaw ng mga maliliit na bula at ang kanilang kasunod na pagbagsak. Kasabay ng huling proseso, lumitaw ang mga lokal na panggigipit. Ginagamit ang phenomenon na ito sa paglilinis at pagproseso ng mga produkto.

Mga node ng device

Ultrasonic welding ng plastic ay isinasagawa gamit angmga espesyal na makina. Naglalaman ang mga ito ng mga sumusunod na node:

1. Power supply.
2. Vibrational mechanical system.
3. Kontrolin ang kagamitan.
4. Pressure drive.

Ang oscillatory system ay ginagamit upang i-convert ang kuryente sa mekanikal na enerhiya para sa kasunod na paghahatid nito sa seksyon ng koneksyon, pag-concentrate nito at pagkuha ng kinakailangang halaga ng bilis ng emitter. Ang node na ito ay naglalaman ng:

1. Electromechanical transducer na may windings. Ito ay nakapaloob sa isang metal case at pinalamig ng tubig.
2. Elastic oscillation transformer.
3. Welding tip.
4. Suporta gamit ang pressure mechanism.

Naayos ang system gamit ang diaphragm. Ang ultrasonic radiation ay nangyayari lamang sa sandali ng hinang. Nagaganap ang proseso sa ilalim ng impluwensya ng mga vibrations, pressure na inilapat sa tamang mga anggulo sa ibabaw, at ang thermal effect.

Mga kakayahan ng pamamaraan

Ultrasonic welding ay pinakaepektibo para sa mga plastic na hilaw na materyales. Ang mga produktong gawa sa tanso, nikel, ginto, pilak, atbp. ay maaaring pagsamahin sa isa't isa at sa iba pang mga produktong low-plastic. Habang tumataas ang katigasan, lumalala ang ultrasonic weldability. Ang mga refractory na produkto na gawa sa tungsten, niobium, zirconium, tantalum, molibdenum ay epektibong konektado sa tulong ng ultrasound. Ang ultrasonic welding ng polymers ay itinuturing na isang medyo bagong paraan. Ang mga naturang produkto ay maaari ding konektado sa isa't isa at sa iba pang solidong bahagi. Tulad ng para sa metal, maaari itong pagsamahin sasalamin, semiconductor, keramika. Maaari mo ring itali ang mga blangko sa pamamagitan ng isang interlayer. Halimbawa, ang mga produktong bakal ay hinangin sa bawat isa sa pamamagitan ng aluminum plastic. Dahil sa maikling pananatili sa ilalim ng mataas na temperatura, ang isang mataas na kalidad na koneksyon ng mga hindi magkatulad na produkto ay nakuha. Ang mga katangian ng mga hilaw na materyales ay napapailalim sa mga maliliit na pagbabago. Ang kawalan ng mga dayuhang impurities ay isa sa mga pakinabang na mayroon ang ultrasonic welding. Wala rin ang mga mapaminsalang salik para sa mga tao. Kapag nakakonekta, nalilikha ang mga kanais-nais na kondisyon sa kalinisan. Ang mga bono ng mga produkto ay chemically homogenous.

Mga Tampok ng Koneksyon

Ang metal welding ay isinasagawa, bilang panuntunan, sa magkakapatong na paraan. Kasabay nito, idinagdag ang iba't ibang mga elemento ng disenyo. Ang welding ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng mga puntos (isa o higit pa), isang tuluy-tuloy na tahi o sa isang saradong bilog. Sa ilang mga kaso, sa panahon ng paunang pagbuo ng dulo ng wire blangko, isang koneksyon sa katangan ay ginawa sa eroplano. Posibleng magsagawa ng ultrasonic welding ng ilang materyales nang sabay-sabay (package).

Kapal ng bahagi

Nalilimitahan ito ng pinakamataas na limitasyon. Sa pagtaas ng kapal ng metal workpiece, kinakailangan na mag-aplay ng mga oscillations na may mas malaking amplitude. Ito ay magbabayad para sa pagkawala ng enerhiya. Ang pagtaas ng amplitude, sa turn, ay posible hanggang sa isang tiyak na limitasyon. Ang mga limitasyon ay nauugnay sa posibilidad ng pagkapagod na mga bitak, malalaking dents mula sa tool. Sa ganitong mga kaso, dapat suriin ng isa kung paanoAng ultrasonic welding ay magiging angkop. Sa pagsasagawa, ang pamamaraan ay ginagamit para sa mga kapal ng produkto mula 3…4 µm hanggang 05…1 mm. Ang welding ay maaari ding gamitin para sa mga bahagi na may diameter na 0.01 … 05 mm. Ang kapal ng pangalawang produkto ay maaaring mas malaki kaysa sa una.

Posibleng problema

Kapag nag-aaplay ng ultrasonic welding method, kinakailangang isaalang-alang ang posibilidad ng fatigue failure ng mga umiiral na joints sa mga produkto. Sa panahon ng proseso, ang mga workpiece ay maaaring maging kamag-anak sa bawat isa. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang mga dents ay nananatili sa ibabaw ng materyal mula sa tool. Ang aparato mismo ay may limitadong buhay ng serbisyo, dahil sa pagguho ng gumaganang eroplano nito. Sa ilang mga punto, ang materyal ng produkto ay hinangin sa tool. Ito ay humahantong sa pagsusuot sa device. Ang pag-aayos ng kagamitan ay sinamahan ng ilang mga paghihirap. Ang mga ito ay nauugnay sa katotohanan na ang tool mismo ay gumaganap bilang isang elemento ng isang hindi mapaghihiwalay na disenyo ng solong unit, ang configuration at mga sukat nito ay eksaktong idinisenyo para sa dalas ng pagpapatakbo.

Paghahanda ng produkto at mga parameter ng mode

Bago magsagawa ng ultrasonic welding, hindi kinakailangang magsagawa ng anumang kumplikadong mga hakbang sa ibabaw ng mga bahagi. Kung ninanais, maaari mong dagdagan ang katatagan ng kalidad ng koneksyon. Upang gawin ito, ipinapayong i-degrease lamang ang produkto na may isang solvent. Para sa pagsali sa mga ductile metal, ang isang cycle na may pagkaantala sa pulso na nauugnay sa simula ng ultrasound ay itinuturing na pinakamainam. Sa medyo mataas na tigas ng produkto, ipinapayong maghintay ng kaunting pag-init bago i-on ang ultrasound.

Mga pattern ng welding

Mayroong ilan sa kanila. Ang mga teknolohikal na pamamaraan ng ultrasonic welding ay naiiba sa likas na katangian ng mga oscillations ng tool. Maaari silang maging torsional, baluktot, pahaba. Gayundin, ang mga scheme ay nakikilala depende sa spatial na posisyon ng aparato na may kaugnayan sa ibabaw ng welded na bahagi, pati na rin sa paraan ng paglilipat ng mga puwersa ng compressive sa mga produkto at ang mga tampok ng disenyo ng elemento ng suporta. Para sa contour, seam at point na mga koneksyon, ginagamit ang mga variant na may baluktot at longitudinal vibrations. Ang ultrasonic na aksyon ay maaaring isama sa lokal na pulsed heating ng mga bahagi mula sa isang hiwalay na pinagmumulan ng init. Sa kasong ito, ang isang bilang ng mga pakinabang ay maaaring makamit. Una sa lahat, maaari mong bawasan ang amplitude ng mga oscillations, pati na rin ang lakas at oras ng kanilang paghahatid. Ang mga katangian ng enerhiya ng thermal pulse at ang panahon ng superposition nito sa ultrasound ay nagsisilbing karagdagang mga parameter ng proseso.

Thermal effect

Ultrasonic welding ay sinamahan ng pagtaas ng temperatura sa joint. Ang hitsura ng init ay sanhi ng paglitaw ng alitan sa mga ibabaw ng mga produkto ng pakikipag-ugnay, pati na rin ng mga plastic deformation. Sila, sa katunayan, ay sinasamahan ang pagbuo ng isang welded joint. Ang temperatura sa lugar ng contact ay depende sa mga parameter ng lakas. Ang pangunahing isa ay ang antas ng katigasan ng materyal. Bilang karagdagan, ang mga thermophysical na katangian nito ay may malaking kahalagahan: thermal conductivity at kapasidad ng init. Ang napiling welding mode ay nakakaapekto rin sa antas ng temperatura. Tulad ng ipinapakita ng kasanayan, ang umuusbong na thermal effect ay hindi kumikilos bilang isang pagtukoy ng kondisyon. itoay dahil sa ang katunayan na ang pinakamataas na lakas ng mga joints sa mga produkto ay nakamit bago ang temperatura ay tumaas sa antas ng paglilimita. Posibleng bawasan ang tagal ng paghahatid ng mga ultrasonic vibrations sa pamamagitan ng pag-preheating ng mga bahagi. Dagdagan din nito ang lakas ng koneksyon.

Konklusyon

Ang Ultrasonic welding ay kasalukuyang kailangang-kailangan na paraan ng pagsasama ng mga bahagi sa ilang industriya. Ang pamamaraang ito ay laganap lalo na sa microelectronics. Pinapayagan ka ng ultratunog na ikonekta ang iba't ibang mga plastik at matitigas na materyales. Sa ngayon, aktibong isinasagawa ang siyentipikong gawain para mapahusay ang mga tool at teknolohiya sa welding.