Зварка ультрагукавая пластыка, пластмас, металаў, палімерных матэрыялаў, алюмініевых профіляў. Ультрагукавая зварка: тэхналогія, шкодныя фактары

Ультрагукавая зварка металаў ўяўляе сабой працэс, падчас якога атрымліваюць неразъемное злучэнне ў цвёрдай фазе. Фарміраванне ювенільных участкаў (у якiх утвараюцца сувязі) і кантакт паміж імі адбываюцца пад уздзеяннем адмысловай прылады. Ён забяспечвае сумеснае дзеянне адносных знаказменных тангенцыйных зрушэнняў невялікі амплітуды і сціскальнай нармальнай сілы на нарыхтоўкі. Разгледзім далей падрабязней, што сабой уяўляе тэхналогія ультрагукавой зваркі.

механізм злучэння

Малоамплитудные зрушэння адбываюцца паміж дэталямі з ультрагукавой частатой. За кошт іх мікраняроўнасці на паверхні дэталяў падвяргаюцца пластычнага дэфармавання. Разам з гэтым з зоны злучэння эвакуіруюцца забруджвання. Ультрагукавыя механічныя ваганні перадаюцца да ўчастку зваркі ад прылады з вонкавага боку нарыхтоўкі. Увесь працэс арганізуецца такім чынам, каб выключыць праслізгвання прыстасаванні і апоры па паверхнях дэталяў. У працэсе праходжання ваганняў скрозь нарыхтоўкі адбываецца рассейванне энергіі. Гэта забяспечваецца знешніх трэннем паміж паверхнямі на пачатковай стадыі зваркі і ўнутраным трэннем ў матэрыяле, які размяшчаўся паміж апорай і інструментам пасля фарміравання ўчастка схоплівання. У злучэнні пры гэтым павышаецца тэмпература, што палягчае дэфармацыю.

Спецыфіка паводзінаў матэрыялу

Тангенцыйныя перамяшчэння паміж дэталямі і напружання, якія выклікаюцца імі і дзейнічаюць разам з выкарыстаннем кампрэсіі ад сілы зваркі, забяспечваюць лакалізацыю інтэнсіўнай пластычнай дэфармацыі ў невялікіх аб'ёмах у прыпаверхневыя пластах. Увесь працэс суправаджаецца размельченную і механічнай эвакуацыяй аксіднай плёнак і іншых забруджванняў. Зварка ультрагукавая забяспечвае зніжэнне мяжы цякучасці, дзякуючы чаму палягчаецца пластычная дэфармацыя.

Асаблівасці працэсу

Зварка ультрагукавая спрыяе фармаванню неабходных умоў для злучэння. Гэта забяспечваецца за кошт механічных ваганняў пераўтваральніка. Дзякуючы энергіі вібрацыі ствараюцца складаныя напружання зрэзу, сціску і напружання. Пластычная дэфармацыя ўзнікае пры перавышэнні межаў пругкасці матэрыялаў. Атрыманне трывалага злучэння забяспечваецца за кошт павелічэння плошчы непасрэднага судакранання пасля эвакуацыі паверхневых аксідаў, арганічных і адсарбаваных плёнак.

прымяненне УАЗ

Ультразвук шырока выкарыстоўваецца ў навуковай сферы. З яго дапамогай навукоўцы даследуюць шэраг фізічных уласцівасцяў рэчываў і з'яў. У прамысловасці ультрагук прымяняецца для абястлушчвання і ачысткі вырабаў, працы з труднообрабатываемыми матэрыяламі. Акрамя гэтага, ваганні спрыяльна ўздзейнічаюць на крышталізуецца расплавы. Ультразвук забяспечвае ў іх дэгазацыю і драбненне збожжа, павышэнне механічных уласцівасцяў літых матэрыялаў. Ваганні спрыяюць зняццю рэшткавых высілкаў. Яны таксама шырока прымяняюцца для павелічэння хуткасці павольна якія праходзяць хімічных рэакцый. Зварка ультрагукавая можа выкарыстоўвацца ў розных мэтах. Ваганні могуць стаць крыніцай энергіі для адукацыі шовных і кропкавых злучэнняў. Пры ўздзеянні ультрагуку на зварачных ванную пры крышталізацыі паляпшаюцца механічныя ўласцівасці злучэння за кошт драбнення структуры шва і інтэнсіўнага выдаленні газаў. За кошт таго, што ваганні актыўна выдаляюць забруджвання, штучныя і натуральныя плёнкі, злучаць можна дэталі, з акісленай, лакіраванай і пр. Паверхняй. Ультразвук спрыяе памяншэнню або ліквідацыі уласных высілкаў, якія з'яўляюцца пры зварцы. За кошт ваганняў можна стабілізаваць складнікі структуру злучэння. Гэта, у сваю чаргу, дазваляе прадухіліць верагоднасць самаадвольнай дэфармацыі канструкцый пасля. Ультрагукавая зварка знаходзіць у апошні час усё больш шырокае прымяненне. Гэта абумоўлена несумнеўнымі перавагамі гэтага спосабу злучэння ў параўнанні з халодным і кантактным метадамі. Асабліва часта выкарыстоўваюцца УАЗ ваганні ў мікраэлектроніцы. Перспектыўным напрамкам лічыцца ультрагукавая зварка палімерных матэрыялаў. Некаторыя з іх немагчыма злучыць ніякім іншым метадам. На прамысловых прадпрыемствах у цяперашні час ажыццяўляецца ультрагукавая зварка танкасценных алюмініевых профіляў, фальгі, дроту. Асабліва эфектыўны гэты метад для злучэння вырабаў з разнастайнага сыравіны. Ультрагукавая зварка алюмінія выкарыстоўваецца ў вытворчасці бытавых прыбораў. Гэты метад эфектыўны пры зрошчванні ліставога сыравіны (нікеля, медзі, сплаваў). Ультрагукавая зварка пластмас знайшла прымяненне ў вытворчасці прыбораў оптыкі і тонкай механікі. У цяперашні час створаны і ўкаранёны ў вытворчасць машыны для злучэння разнастайных элементаў мікрасхем. Прыстасаванні абсталёўваюцца аўтаматычнымі прыладамі, за кошт якіх істотна павышаецца прадукцыйнасць.

магутнасць УАЗ

Ультрагукавая зварка пластыка забяспечвае неразъемное злучэнне за кошт сумеснага дзеяння высокачашчынных механічных ваганняў і параўнальна невялікі здушваць сілы. Гэты метад мае шмат агульнага з халодным спосабам. Магутнасць УАЗ, якую можна перадаць праз сераду, будзе залежаць ад фізічных уласцівасцяў апошняй. Пры перавышэнні межаў трываласці ў зонах сціску, цвёрды матэрыял разбурыцца. У аналагічных сітуацыях у вадкасцях ўзнікае кавітацыя, якая суправаджаецца з'яўленнем дробных бурбалак і іх наступным захлопыванием. Разам з апошнім працэсам ўзнікаюць мясцовыя ціску. Такая з'ява выкарыстоўваецца пры ачыстцы і апрацоўцы вырабаў.

вузлы прылад

Ультрагукавая зварка пластыка ажыццяўляецца з выкарыстаннем спецыяльных машын. У іх прысутнічаюць наступныя вузлы:

1. Крыніца сілкавання.
2. Вагальная механічная сістэма.
3. Апаратура кіравання.
4. Прывад ціску.

Вагальная сістэма выкарыстоўваецца для пераўтварэння электраэнергіі ў механічную для далейшай яе перадачы на ўчастак злучэння, канцэнтравання яе і атрымання патрабаванай велічыні хуткасці выпраменьвальніка. У гэтым вузле прысутнічаюць:

1. Электрамеханічны пераўтваральнік з абмоткамі. Ён заключаны ў металічны корпус і астуджаецца вадой.
2. Трансфарматар пругкіх ваганняў.
3. Зварачны наканечнік.
4. Апора з механізмам ціску.

Мацаванне сістэмы ажыццяўляецца з дапамогай дыяфрагмы. Выпраменьванне ультрагуку адбываецца толькі ў момант зваркі. Працэс адбываецца пад уздзеяннем ваганняў, ціску, прыкладзенага пад прамым вуглом да паверхні, і цеплавога эфекту.

магчымасці метаду

Зварка ультрагукавая найбольш эфектыўная для пластычнага сыравіны. Вырабы з медзі, нікеля, золата, срэбра і інш. Могуць злучацца як адзін з адным, так і з іншымі малопластичными вырабамі. З павышэннем цвёрдасці свариваемость ультрагукам пагаршаецца. Эфектыўна злучаюцца з дапамогай УАЗ тугаплаўкія вырабы з вальфраму, ніёбія, цырконія, тантала, малібдэна. Ультрагукавая зварка палімераў лічыцца адносна новым спосабам. Такія вырабы могуць таксама злучацца як адзін з адным, так і з іншымі цвёрдымі дэталямі. Што тычыцца металу, то яго можна злучаць са шклом, паўправаднікамі, керамікай. Звязваць нарыхтоўкі можна і праз праслойку. Да прыкладу, сталёвыя вырабы зварваюць адзін з адным праз алюмініевую пластыку. За кошт кароткачасовасьці знаходжання пад падвышанай тэмпературай атрымліваецца высакаякаснае злучэнне разнастайных вырабаў. Ўласцівасці сыравіны падвяргаецца нязначным зменам. Адсутнасць старонніх прымешак - адно з пераваг, якім валодае ультрагукавая зварка. Шкодныя фактары для чалавека таксама адсутнічаюць. Пры злучэнні ствараюцца спрыяльныя гігіенічныя ўмовы. Сувязі вырабаў адрозніваюцца хімічнай аднастайнасцю.

Асаблівасці злучэння

Зварка металу ажыццяўляецца, як правіла, нахлесточным спосабам. Пры гэтым дадаецца рознае канструктыўнае афармленне элементаў. Зварка можа ажыццяўляцца кропкамі (адной або некалькімі), бесперапынным швом альбо па замкнёным коле. У некаторых выпадках пры папярэдняй фармоўцы канца нарыхтоўкі з дроту вырабляецца таўровага злучэнне яе з плоскасцю. Можна ажыццяўляць ўльтрагукавую зварку некалькіх матэрыялаў адначасова (пакетам).

таўшчыня дэталяў

Яна абмежаваная верхняй мяжой. Пры павелічэнні таўшчыні металічнай нарыхтоўкі трэба ўжываць ваганні з большай амплітудай. Гэта дасць магчымасць кампенсаваць страту энергіі. Павелічэнне амплітуды, у сваю чаргу, магчыма да вызначанай мяжы. Абмежаванні звязаны з верагоднасцю ўзнікнення усталостную расколін, вялікіх увагнутасцяў ад інструмента. У такіх выпадках варта ацаніць, наколькі мэтазгодная будзе ультрагукавая зварка. На практыцы метад выкарыстоўваецца пры таўшчыні вырабаў ад 3 ... 4 мкм да 05 ... 1 мм. Зварка можа выкарыстоўвацца і для дэталяў з дыяметрам 0.01 ... 05 мм. Таўшчыня другога вырабы можа быць істотна большы за першы.

магчымыя праблемы

Што датычыцца прымянення метаду ультрагукавой зваркі неабходна ўлічыць верагоднасць усталостную разбурэння наяўных злучэнняў у вырабах. Падчас працэсу нарыхтоўкі могуць разгортвацца адносна адзін аднаго. Як вышэй было сказана, на паверхні матэрыялу ад інструмента застаюцца ўвагнутасці. Само прылада адрозніваецца абмежаваным тэрмінам службы, што абумоўлена эрозіяй яго працоўнай плоскасці. У асобных кропках матэрыял вырабы прыварваюць да прылады. Гэта прыводзіць да зносу прылады. Рамонт абсталявання суправаджаецца шэрагам складанасцяў. Яны звязаны з тым, што сам інструмент выступае як элемент неразборной адзінай канструкцыі вузла, канфігурацыя і памеры якога разлічаны дакладна на працоўную частату.

Падрыхтоўка вырабаў і параметры рэжыму

Перад выкананнем ультрагукавой зваркі якіх-небудзь складаных мерапрыемстваў з паверхняй дэталяў ажыццяўляць не трэба. Пры жаданні можна павысіць стабільнасць якасці злучэння. Для гэтага мэтазгодна толькі абястлусціць выраб растваральнікам. Для злучэння пластычных металаў аптымальным лічыцца цыкл з запазненнем імпульсу адносна моманту запуску ультрагуку. Пры параўнальна высокай цвёрдасці вырабы мэтазгодна дачакацца невялікага нагрэву, перш чым ўключаць УЗ.

схемы зваркі

Іх існуе некалькі. Тэхналагічныя схемы УАЗ зваркі адрозніваюцца па характары ваганні інструмента. Яны могуць быць крутильными, изгибными, падоўжнымі. Таксама схемы адрозніваюць ў залежнасці ад прасторавага становішча прылады адносна паверхні зварваецца дэталі, а таксама па спосабе перадачы сціскальных сіл на вырабы і канструктыўнымі асаблівасцямі апорнага элемента. Для контурнага, шовного і кропкавага злучэння выкарыстоўваюцца варыянты з изгибными і падоўжнымі ваганнямі. Ультрагукавое ўздзеянне можа спалучацца з лакальным імпульсным нагрэвам дэталяў ад асобнага цеплавога крыніцы. У гэтым выпадку можна дасягнуць шэрагу пераваг. У першую чаргу можна паменшыць амплітуду ваганняў, а таксама сілу і час іх прапускання. Энергетычныя ўласцівасці цеплавога імпульсу і перыяду яго накладання на ультрагук выступаюць як дадатковыя параметры працэсу.

цеплавой эфект

Ультрагукавая зварка суправаджаецца павышэннем тэмпературы на ўчастку злучэння. Узнікненне цяпла абумоўліваецца з'яўленнем трэння на паверхнях кантактуюць вырабаў, а таксама пластычнымі дэфармацыямі. Яны, уласна, суправаджаюць фарміраванне зварнога злучэння. Тэмпература на кантактнай участку будзе залежаць ад трывальных параметраў. Галоўным з іх лічыцца ступень цвёрдасці матэрыялу. Акрамя таго, немалое значэнне маюць яго цеплафізічныя ўласцівасці: цеплаправоднасць і цеплаёмістасць. На тэмпературны ўзровень ўплывае і абраны рэжым зваркі. Як паказвае практыка, які з'яўляецца цеплавой эфект не выступае як вызначальная ўмова. Гэта абумоўліваецца тым, што максімальная трываласць злучэнняў у вырабах дасягаецца раней, чым тэмпература падвышаецца да гранічнага ўзроўню. Паменшыць працягласць прапускання ультрагукавых ваганняў можна, папярэдне правёўшы падагрэў дэталяў. Гэта таксама будзе спрыяць узмацненню трываласці злучэння.

заключэнне

Ультрагукавая зварка ў цяперашні час у некаторых прамысловых галінах з'яўляецца незаменным метадам злучэння дэталяў. Асабліва распаўсюджаны той спосаб у мікраэлектроніцы. УАЗ дазваляе злучаць самыя розныя пластычныя і цвёрдыя матэрыялы. Сёння актыўна вядзецца навуковая праца па ўдасканаленні інструментаў і тэхналогій зваркі.