Kimpalan plastik ultrasonik, plastik, logam, bahan polimer, profil aluminium. Kimpalan ultrasonik: teknologi, faktor berbahaya

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Kimpalan ultrasonik logam ialah proses di mana sambungan kekal diperoleh dalam fasa pepejal. Pembentukan kawasan juvana (di mana ikatan terbentuk) dan hubungan di antara mereka berlaku di bawah pengaruh alat khas. Ia menyediakan tindakan bersama anjakan tangen berselang-seli isyarat relatif amplitud kecil dan daya normal mampatan pada tempat kosong. Mari kita lihat lebih dekat apa itu teknologi kimpalan ultrasonik.

Mekanisme sambungan

Anjakan amplitud rendah berlaku antara bahagian dengan frekuensi ultrasonik. Disebabkan oleh mereka, kekasaran mikro pada permukaan bahagian tertakluk kepada ubah bentuk plastik. Pada masa yang sama, bahan cemar dipindahkan dari zon sambungan. Getaran mekanikal ultrasonik dihantar ke tapak kimpalan dari alat di luar bahan kerja. Keseluruhan proses diatur sedemikian rupa untuk mengecualikan gelinciran lekapan dan sokongan bersamapermukaan terperinci. Semasa laluan getaran melalui bahan kerja, tenaga dilesapkan. Ini disediakan oleh geseran luaran antara permukaan pada peringkat awal kimpalan dan geseran dalaman dalam bahan yang terletak di antara sokongan dan alat selepas pembentukan kawasan tetapan. Ini meningkatkan suhu pada sendi, menjadikannya lebih mudah berubah bentuk.

Tingkah laku bahan khusus

Anjakan tangensial antara bahagian dan tegasan yang ditimbulkan dan bertindak bersama-sama dengan mampatan daripada daya kimpalan memberikan penyetempatan ubah bentuk plastik yang teruk dalam jumlah kecil dalam lapisan berhampiran permukaan. Seluruh proses disertai dengan pengisaran dan pemindahan mekanikal filem oksida dan bahan cemar lain. Kimpalan ultrasonik mengurangkan kekuatan hasil, dengan itu memudahkan ubah bentuk plastik.

Ciri Proses

Kimpalan ultrasonik menyumbang kepada pembentukan keadaan yang diperlukan untuk sambungan. Ini dipastikan oleh getaran mekanikal transduser. Tenaga getaran menghasilkan tegasan ricih, mampatan dan terikan yang kompleks. Ubah bentuk plastik berlaku apabila had keanjalan bahan melebihi. Mendapatkan sambungan yang kuat dipastikan dengan meningkatkan kawasan sentuhan langsung selepas pemindahan oksida permukaan, filem organik dan terjerap.

Menggunakan KM

Ultrasound digunakan secara meluas dalam bidang saintifik. Dengan bantuannya, saintis menyiasat beberapa sifat fizikalbahan dan fenomena. Dalam industri, ultrasound digunakan untuk nyahgris dan produk pembersihan, bekerja dengan bahan yang sukar di mesin. Di samping itu, turun naik memberi kesan yang baik kepada leburan penghabluran. Ultrasound memberikan mereka degassing dan penghalusan bijirin, meningkatkan sifat mekanikal bahan tuang. Getaran menyumbang kepada penyingkiran tegasan sisa. Ia juga digunakan secara meluas untuk meningkatkan kadar tindak balas kimia yang perlahan. Kimpalan ultrasonik boleh digunakan untuk pelbagai tujuan. Getaran boleh menjadi sumber tenaga untuk pembentukan sambungan jahitan dan titik. Apabila kolam kimpalan terdedah kepada ultrasound semasa penghabluran, sifat mekanikal sendi bertambah baik disebabkan oleh penghalusan struktur kimpalan dan penyingkiran gas secara intensif. Disebabkan fakta bahawa getaran secara aktif mengeluarkan kotoran, filem tiruan dan semula jadi, adalah mungkin untuk menyambungkan bahagian dengan permukaan teroksida, dipernis, dll. Ultrasound menyumbang kepada pengurangan atau penghapusan tekanan diri yang muncul semasa kimpalan. Disebabkan oleh getaran, adalah mungkin untuk menstabilkan komponen struktur sebatian. Ini, seterusnya, memungkinkan untuk mengelakkan kemungkinan ubah bentuk spontan struktur seterusnya. Kimpalan ultrasonik baru-baru ini semakin digunakan secara meluas. Ini disebabkan oleh kelebihan kaedah sambungan ini yang tidak diragukan berbanding dengan kaedah sejuk dan sentuhan. Terutama sekali getaran ultrasonik digunakan dalam mikroelektronik.

Arah yang menjanjikandianggap kimpalan ultrasonik bahan polimer. Sebahagian daripada mereka tidak boleh disambungkan dengan kaedah lain. Di perusahaan perindustrian, kimpalan ultrasonik profil aluminium berdinding nipis, kerajang, wayar sedang dijalankan. Kaedah ini amat berkesan untuk menggabungkan produk daripada bahan mentah yang berbeza. Kimpalan ultrasonik aluminium digunakan dalam pembuatan perkakas rumah. Kaedah ini berkesan apabila menyambung bahan mentah lembaran (nikel, tembaga, aloi). Kimpalan ultrasonik plastik telah menemui aplikasi dalam pengeluaran optik dan peranti mekanik halus. Pada masa ini, mesin telah dicipta dan diperkenalkan ke dalam pengeluaran untuk menyambungkan pelbagai elemen litar mikro. Peranti dilengkapi dengan peranti automatik, yang menyebabkan produktiviti meningkat dengan ketara.

kuasa A. S

Kimpalan ultrasonik plastik menyediakan sambungan kekal disebabkan tindakan gabungan getaran mekanikal frekuensi tinggi dan daya mampatan yang agak kecil. Kaedah ini mempunyai banyak persamaan dengan kaedah sejuk. Kuasa ultrasonik yang boleh dihantar melalui medium akan bergantung pada sifat fizikal yang terakhir. Jika had kekuatan dalam zon mampatan melebihi, bahan pepejal akan runtuh. Dalam situasi yang sama, peronggaan berlaku dalam cecair, disertai dengan kemunculan gelembung kecil dan keruntuhan seterusnya. Bersama-sama dengan proses yang terakhir, tekanan tempatan timbul. Fenomena ini digunakan dalam pembersihan dan pemprosesan produk.

Nod peranti

Kimpalan ultrasonik plastik dijalankan menggunakanmesin khas. Ia mengandungi nod berikut:

1. Bekalan kuasa.
2. Sistem mekanikal getaran.
3. Kawal peralatan.
4. Pemacu tekanan.

Sistem berayun digunakan untuk menukar elektrik kepada tenaga mekanikal untuk penghantaran seterusnya ke bahagian sambungan, menumpukan ia dan mendapatkan nilai kelajuan pemancar yang diperlukan. Nod ini mengandungi:

1. Transduser elektromekanikal dengan belitan. Ia dimasukkan ke dalam bekas logam dan disejukkan dengan air.
2. Pengubah ayunan anjal.
3. Petua kimpalan.
4. Sokongan dengan mekanisme tekanan.

Sistem dibetulkan menggunakan diafragma. Sinaran ultrasonik berlaku hanya pada saat kimpalan. Proses ini berlaku di bawah pengaruh getaran, tekanan dikenakan pada sudut tepat ke permukaan dan kesan haba.

Keupayaan kaedah

Kimpalan ultrasonik paling berkesan untuk bahan mentah plastik. Produk yang diperbuat daripada tembaga, nikel, emas, perak, dan lain-lain boleh digabungkan antara satu sama lain dan dengan produk plastik rendah yang lain. Apabila kekerasan meningkat, kebolehkimpalan ultrasonik semakin merosot. Produk refraktori yang diperbuat daripada tungsten, niobium, zirkonium, tantalum, molibdenum disambungkan dengan berkesan dengan bantuan ultrasound. Kimpalan ultrasonik polimer dianggap sebagai kaedah yang agak baru. Produk sedemikian juga boleh disambungkan antara satu sama lain dan bahagian pepejal lain. Bagi logam, ia boleh digabungkan dengankaca, semikonduktor, seramik. Anda juga boleh mengikat kosong melalui interlayer. Sebagai contoh, produk keluli dikimpal antara satu sama lain melalui plastik aluminium. Disebabkan tinggal singkat di bawah suhu tinggi, sambungan berkualiti tinggi bagi produk yang berbeza diperolehi. Sifat bahan mentah tertakluk kepada perubahan kecil. Ketiadaan kekotoran asing adalah salah satu kelebihan yang ada pada kimpalan ultrasonik. Faktor berbahaya untuk manusia juga tidak wujud. Apabila disambungkan, keadaan kebersihan yang menggalakkan dicipta. Ikatan produk adalah homogen dari segi kimia.

Ciri Sambungan

Kimpalan logam dijalankan, sebagai peraturan, secara bertindih. Pada masa yang sama, pelbagai elemen reka bentuk ditambah. Kimpalan boleh dilakukan dengan mata (satu atau lebih), jahitan berterusan atau dalam bulatan tertutup. Dalam sesetengah kes, semasa pembentukan awal hujung wayar kosong, sambungan tee dibuat dengan pesawat. Adalah mungkin untuk menjalankan kimpalan ultrasonik beberapa bahan pada masa yang sama (pakej).

Ketebalan bahagian

Ia dihadkan oleh had atas. Dengan peningkatan dalam ketebalan bahan kerja logam, adalah perlu untuk menggunakan ayunan dengan amplitud yang lebih besar. Ini akan mengimbangi kehilangan tenaga. Peningkatan amplitud, seterusnya, adalah mungkin sehingga had tertentu. Had dikaitkan dengan kemungkinan retak keletihan, penyok besar dari alat. Dalam kes sedemikian, seseorang harus menilai bagaimanakimpalan ultrasonik adalah sesuai. Dalam amalan, kaedah digunakan untuk ketebalan produk dari 3…4 µm hingga 05…1 mm. Kimpalan juga boleh digunakan untuk bahagian dengan diameter 0.01 … 05 mm. Ketebalan produk kedua mungkin jauh lebih besar daripada yang pertama.

Mungkin masalah

Apabila menggunakan kaedah kimpalan ultrasonik, adalah perlu untuk mengambil kira kebarangkalian kegagalan lesu pada sendi sedia ada dalam produk. Semasa proses, bahan kerja boleh bertukar relatif antara satu sama lain. Seperti yang dinyatakan di atas, penyok kekal pada permukaan bahan dari alat. Peranti itu sendiri mempunyai hayat perkhidmatan yang terhad, disebabkan oleh hakisan satah kerjanya. Pada beberapa titik, bahan produk dikimpal pada alat. Ini membawa kepada haus pada peranti. Pembaikan peralatan disertai dengan beberapa kesukaran. Ia berkaitan dengan fakta bahawa alat itu sendiri bertindak sebagai elemen reka bentuk unit tunggal yang tidak boleh dipisahkan, konfigurasi dan dimensi yang direka bentuk tepat untuk kekerapan operasi.

Penyediaan produk dan parameter mod

Sebelum melakukan kimpalan ultrasonik, tidak perlu melakukan sebarang langkah kompleks dengan permukaan bahagian. Jika dikehendaki, anda boleh meningkatkan kestabilan kualiti sambungan. Untuk melakukan ini, hanya dinasihatkan untuk degrease produk dengan pelarut. Untuk menyambung logam mulur, kitaran dengan kelewatan nadi berbanding dengan permulaan ultrasound dianggap optimum. Dengan kekerasan produk yang agak tinggi, dinasihatkan untuk menunggu sedikit pemanasan sebelum menghidupkan ultrasound.

Corak kimpalan

Terdapat beberapa daripadanya. Skim teknologi kimpalan ultrasonik berbeza dalam sifat ayunan alat. Mereka boleh menjadi kilasan, lentur, membujur. Juga, skema dibezakan bergantung pada kedudukan spatial peranti berbanding dengan permukaan bahagian yang dikimpal, serta pada kaedah memindahkan daya mampatan ke produk dan ciri reka bentuk elemen sokongan. Untuk sambungan kontur, jahitan dan titik, varian dengan lenturan dan getaran membujur digunakan. Tindakan ultrasonik boleh digabungkan dengan pemanasan berdenyut tempatan bahagian dari sumber haba yang berasingan. Dalam kes ini, beberapa kelebihan boleh dicapai. Pertama sekali, anda boleh mengurangkan amplitud ayunan, serta kekuatan dan masa penghantarannya. Sifat tenaga nadi haba dan tempoh superposisinya pada ultrasound bertindak sebagai parameter tambahan proses.

Kesan terma

Kimpalan ultrasonik disertai dengan peningkatan suhu pada sambungan. Kemunculan haba disebabkan oleh penampilan geseran pada permukaan produk yang bersentuhan, serta oleh ubah bentuk plastik. Mereka, sebenarnya, mengiringi pembentukan sambungan yang dikimpal. Suhu di kawasan sentuhan akan bergantung pada parameter kekuatan. Yang utama ialah tahap kekerasan bahan. Di samping itu, sifat termofiziknya adalah sangat penting: kekonduksian haba dan kapasiti haba. Mod kimpalan yang dipilih juga mempengaruhi tahap suhu. Seperti yang ditunjukkan oleh amalan, kesan terma yang muncul tidak bertindak sebagai keadaan yang menentukan. iaadalah disebabkan oleh fakta bahawa kekuatan maksimum sendi dalam produk dicapai sebelum suhu meningkat ke tahap yang mengehadkan. Adalah mungkin untuk mengurangkan tempoh penghantaran getaran ultrasonik dengan memanaskan bahagian. Ini juga akan meningkatkan kekuatan sambungan.

Kesimpulan

Kimpalan ultrasonik pada masa ini merupakan kaedah yang amat diperlukan untuk menyambung bahagian dalam sesetengah industri. Kaedah ini amat meluas dalam mikroelektronik. Ultrasound membolehkan anda menyambungkan pelbagai bahan plastik dan keras. Hari ini, kerja saintifik sedang giat dijalankan untuk menambah baik alat dan teknologi kimpalan.