Ультразвуковая сварка
Физическая сущность процесса
При сварке ультразвуком неразъемное соединение образуется в результате совместного действия на детали механических колебаний высокой частоты и относительно небольших сжимающих усилий.
Процесс образования соединения проходит в несколько стадий:
1. Разрушение оксидных и адсорбционных пленок и возрастание фактической площади контакта свариваемых поверхностей за счет количества отдельных точек схватки. На этой стадии имеет место относительное перемещение поверхностей, то есть внешнее трение, а также значительный темп возрастания температуры.
2. Пластическая деформация контактирующих между собой микровыступов и образование стойких контактных пятен. При этом характерным есть снижение темпа роста температуры и площади контакта. Прочность соединения немного возрастает, относительное
скольжение поверхностей в конце стадии останавливается, а микротвердость уменьшается до минимального значения.
1. Увеличение объединения контактных пятен в одно общее с отдельными изолированными зонами непровара. Для этой стадии характерным есть существенное увеличение площади контакта и его прочности, незначительное увеличение температуры, отсутствие относитепьного скольжения.
2. Формирование общих кристаллических решеток и границ зерен по площади раздела поверхностей, а таюке "запечивание” пятен непровара.
Схема установки
Первичным устройством, которое возбуждает упругие колебания в сварочной установке есть электромеханический преобразователь.
Чаще всего используют магнитострикционные преобразователи, хотя иногда используются и пъезокерамические. Магнитострикционный эффект заключается в изменении размеров ферромагнитного материала под действием переменного магнитного поля.
|
к генератору
Схема установки для точечной саарки ультразвуком 1 - магнитострикционный преобразователь; 2 - корпус; 3 - трансформатор гибких колебаний; 4 - сварочный наконечник; 5 - механизм давления; 6 - детали; 7 - крепежная диафрагма. |
Магнитострикционный преобразователь имеет две ступени преобразования электрической энергии в механическую: электромагнитный и магнитомеханический. Переменный ток от генератора проходит через обмотку магнитострикционного преобразователя образуя переменное магнитное поле, Переменная индукция магнитного поля приводит к возникновению сил магнитострикции, что вызывают изменение размеров материала. Наиболее эффективными материалами для изготовления магнитострикционного преобразователя есть никель, сплавы железа с никелем, железа с кобальтом (пермендюр). Для увеличения относительно небольшой амплитуды колебаний маг- нитострикционного преобразователя, а также для передачи энергии колебаний к зоне сварки используют волноводы. Форма волноводов определяет коэффициенты усиления (трансформации) амплитуды колебаний магнитостриктора. Используют цилиндрические, ступенчатые, конические, экспотенциальные формы сечений волноводов, которые имеют разный коэффициент трансформации колебаний, как правило, в пределах 2...5.
