ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ
С учетом своей специфики ультразвуковая сварка имеет ряд отличных преимуществ:
1. Нет нужды нагревать предварительно рабочую зону, что чрезвычайно полезно при работе с химически активными металлами или парами металлов, которые склонны к образованию специфических и хрупких соединений по ходу сварки.
2. Есть возможность соединения тонких и ультратонких кромок металлических деталей. Также можно приварить фольгу или тонкие листы к любым деталям, можно варить даже пакеты из фольги.
3. Уникальная техническая «лояльность» к различному роду изоляционным и оксидным пленкам на поверхности металлов и другим загрязнениям – к примеру, плакированным поверхностям.
4. Малое по силе сдавливание приводит к тому, что деформация свариваемых поверхностей незначительна.
5. Энергетическая эффективность благодаря малой мощности сварочного оборудования, его простая конструкция.
Недостатки сварки ультразвуком:
1) применение специальных генераторов ультразвука;
2) относительно небольшой диапазон толщин свариваемых материалов;
3) вредное воздействие ультразвука на организм человека;
4) необходимость применения устройств для предварительного сжатия деталей.
ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Учитывая высокую стоимость аппарата УЗ - сварки, многие домашние мастера подумывают о самостоятельном изготовлении установки. К сожалению, это не сварочный трансформатор и даже не выпрямитель, и для проектирования и создания аппарата потребуются серьезные знания и навыки в области акустики и электроники. Кроме того, для изготовления деталей излучателя и волновода нужны станки высокого класса точности, недоступные в домашних условиях.
|
|
|
Рисунок 4 – Пресс для ультразвуковой сварки
Оборудование для ультразвуковой сварки разделяют на три категории:
1) точеное;
2) шовное;
3) шовно–шаговое.
Диапазон мощности — 50 ватт до 2 киловатт, рабочая частота в районе 20 - 22 килогерц
Основной узел установки ультразвуковой сварки — генератор колебаний и преобразователь электрических колебаний в механические той же частоты.
Механические колебания ультразвукового генератора преобразуются магнитострикционным преобразователем. Для отведения излишнего тепла используется водяная система охлаждения.
Волновой трансформатор согласует параметры взаимодействия преобразователя и волновода. Он повышает частоту колебаний на выходе волновода.
Волновод транспортирует энергетический поток к месту сваривания. На его рабочем окончании смонтирована сменная сварочная головка. Ее геометрические параметры выбирают, исходя из материала заготовки, его толщины и вида шва. Так, для приваривания выводов микросхем берут головку, заканчивающуюся тонким жалом.
|
|
|
Рисунок 5 – Волновод
Опорная рама служит для размещения всех узлов и деталей. На ней также монтируется механизм перемещения заготовки или головки волновода.
ПАРАМЕТРЫ СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Чтобы получить прочный и долговечный шов, необходимо точно рассчитать и тщательно соблюдать параметры работы аппарата. Они зависят от типа материала заготовок, его толщины, требований к прочности шва. Точная настройка параметров для каждого нового изделия проводится в лабораторных условиях, с многократными испытаниями на разрушение соединения. Наилучшее сочетание параметров фиксируется и используется в производственном процессе.
К основным параметрам относят:
Амплитуда колебаний. Определяет поток энергии и время операции.
Усилие прижима. От него зависит прочность шва.
Частота работы генератора.
Статическое давление. Определяется амплитудой механических колебаний.
Продолжительность и скважность импульсов. Также определяет продолжительность операции.
К вспомогательным параметрам относят температуру начального прогрева для заготовок большой толщины, возвышение сварной головки над заготовкой и некоторые другие.
|
|
|
ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ПРОЦЕССА УЗС
Ультразвуковая сварка выполняется на специальных установках, в которых встроен генератор электромагнитных волн высокой частоты. Также в установке имеется механическая колебательная система, аппаратура управления процессом сварки и привод, создающий давление на сварное соединение. Основные схемы установок для ультразвуковой сварки металлов представлены на рисунке 7:
Рисунок 6 – Схемы типовых установок для УЗС металлов: а – продольная;
б – продольно-поперечная; в – продольно-вертикальная; г – крутильная
Трансформирование электромагнитных волн в механические колебания и подача их в зону сварки осуществляется с помощью колебательной системы. Основным узлом колебательных систем является преобразователь (1). Преобразователь производит механические колебания. При помощи волноводного звена (2) происходит передача энергии к сварочному наконечнику и увеличивается амплитуда колебаний, по сравнению с амплитудой исходных волн преобразователя. Кроме того, преобразователь трансформирует сопротивление нагрузки и концентрирует энергию в заданной области сварного соединения (5).
|
|
|
При помощи акустической развязки (3) от корпуса машины, почти вся энергия механических колебаний преобразовывается и концентрируется на участке контакта. Сварочный наконечник (4) является проводным волноводным звеном между нагрузкой и колебательной системой. При помощи него задаётся необходимая площадь и объём непосредственно источника ультразвуковых колебания в зоне сварки.
Основные типы сварных соединений при УЗС:
Рисунок 7 – Основные типы сварных соединений при УЗС: а – внахлест;
б – по профилю; в – с деформирование кромок; г – параллельное соединение круглого и плоского профиля; д – стыковое, круглого элемента с плоским; e – крестообразное, круглых элементов; ж – параллельное, круглых элементов; з – многослойных элементов; и, к - угловое
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!