25 апреля 2013 

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка (УЗС) – способ соединения различных материалов с использованием ультразвуковых колебаний, частота колебаний определяется числом 20-40 кГц. Ультразвуковые колебания заданной частоты в сварочных установках создаются с помощью ультразвукового генератора (УЗГ). Ток от генератора подается на обмотку специального магнитострикционного преобразователя, собранного из пластин, изготовленных из особого материала способного под действием переменного тока  менять свои микрогеометрические размеры. Толщина пластин от 0,1 мм до 0,2 мм.

Особенности УЗС, в том, что весь процесс является односторонним, для сварки не нужен второй электрод. Это позволяет использовать вторую деталь любой  толщины.

Весьма обширны достоинства ультразвуковой сварки:

  • Ультразвуковая энергия может использоваться на   расстоянии от места соединения, что значительно облегчает    сварку в труднодоступных местах.
  • УЗС позволяет  соединять тонкие, и даже ультратонкие детали, а также   сваривать  между собой детали  разной толщины.
  • Ультразвуковая сварка  позволяет соединять разнородные металлы и   химически активные металлы.
  • При сварке не происходит  общего перегрева  свариваемых материалов  чувствительных к повышенным температурам, т.к.  предельный разогрев происходит только на свариваемых поверхностях.
  • Фиксация нагрева на определенной поверхности позволяет увеличить производительность процесса.
  • Любые загрязнения на поверхности  свариваемых  деталей не   влияют отрицательно на процесс сварки.
  • Сварочные работы  ультразвуком не нуждаются   в подводке напряжение.

Однако ультразвуковая сварка имеет и незначительные недостатки: при сваривании  поверхностей  происходит деформация материалов, около 10-20% толщины нагреваемого верхнего слоя деталей, кроме того ультразвуковые колебания значительно распространяются  за пределы зоны сварки.

 

Ценные технологические  свойства УЗС  дают возможность   соединять металлы без снятия и расплавления пленок на поверхности деталей. Прекрасно сваривает чистый   алюминий, медь, серебро, позволяет соединять   металлическую фольгу с такими материалами как   стекло,   керамика. Основная часть термопластичных полимеров поддается сварке ультразвуком, а для ряда полимеров является единственным способом соединения.   Такой   материал как  полистирол,  используемый для изготовления всевозможных изделий в серийном производстве наиболее целесообразно сваривать ультразвуком.  Микроэлектроника, это еще одно направление, где  внедрения УЗС заинтересовало исследователей.