(0 Голосов)

Метод ультразвуковой сварки, разработанный в 50-е годы 20-го века, относится к группе технологий фрикционной сварки, или сварки трением, и применяется главным образом для соединения небольших деталей.

Описание технологии

Ультразвуковая сварка позволяет соединять со структурным замыканием как пластмассы, так и металлы. За счёт механической энергии колебаний высокой частоты, которая в зависимости от конструкции сварочной машины и технического задания может передаваться материалу свариваемых деталей посредством системы либо с ротационным, либо с линейным вибратором, стыкуемые поверхности расположенных внахлёст деталей фактически притираются друг к другу под действием сжимающего усилия. При этом поверхности стыка деформируются под действием локально ограниченного, очень кратковременного нагрева и точечно соединяются друг с другом в местах поверхностных выступов. Обширного оплавления стыкуемых поверхностей при этом не происходит.

В основе соединения, создаваемого при ультразвуковой сварке, лежат различные механизмы образования структурной связи между материалами, которые можно объяснить теплотой трения, абразивным действием, адгезией, а также явлениями диффузии и рекристаллизации.

Устройство и принцип действия сварочной машины

Аппарат ультразвуковой сваркиОсновными узлами машины или аппарата ультразвуковой сварки являются конвертер (преобразователь), бустер (усилитель), трансформирующий волновод, сонотрод (рабочий волновод) и упор.

Под действием пьезокерамического резонатора конвертер преобразует электрическую энергию в механическую.

Что касается бустера, то он в зависимости от своей геометрической формы выполняет функцию мультипликатора или делителя амплитуды. Кроме того, он служит в качестве стабилизатора колебаний.

Трансформирующий волновод, тоже в зависимости от своей геометрической формы, преобразует выходную амплитуду колебаний бустера в рабочую амплитуду.

Сонотрод представляет собой собственно сам сварочный инструмент, который подаёт энергию колебаний внутрь той из свариваемых деталей, которая обращена к нему.

Другая свариваемая деталь помещается на упоре и опирается на него.

Во избежание соскальзывания соприкасающиеся поверхности сонотрода и упора изготавливаются с ромбическим или линейным рифлением.

Трансформирующий волновод и сонотрод часто совмещаются в единый узел.

Стыкуемые детали свариваются под давлением, причём та из них, которая обращена к сонотроду, колеблется относительно детали, находящейся на упоре, с малыми амплитудами (как правило, до 50 мкм) и с ультразвуковой частотой (как правило, от 20 кГц до 70 кГц).

Свариваемость различных материалов

Чем выше твёрдость материала, тем менее пригоден он для ультразвуковой сварки. Но на свариваемость материалов ультразвуком влияет не только их твёрдость. Влияние на этот параметр также оказывают модуль упругости, который определяет разрушаемость оксидных плёнок при деформации, демпфирующая способность, качество поверхностей заготовок, усталостная прочность материала, текстура прокатки, ориентация зёрен материала и структура его кристаллической решётки. Материалы, обладающие сильным антифрикционным действием, такие как свинец или содержащие свинец материалы, как правило, не пригодны для ультразвуковой сварки.

Область применения технологии

Сварные соединения, полученные методом ультразвуковой сварки, обладают хорошими электрическими свойствами. Поэтому эта технология часто применяется в области электротехники, например, при выполнении различных кабельных соединений или при изготовлении контакторов аккумуляторных батарей. При этом ультразвуковая сварка используется преимущественно для таких сочетаний материалов, как медь с медью, алюминий с алюминием и алюминий с медью.

Обновлено (29.08.2015 13:40)