Общие сведения о назначении оборудования для ультразвуковой сварки

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Сущность ультразвуковой сварки
Ультразвуковая сварка – сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Неразъемное соединение при ультразвуковой сварке металлов получают в процессе сжатия соединяемых элементов с относительно небольшим усилием (десятые доли или единицы ньютона при соединении элементов микросхем и полупроводниковых приборов и не более 10⁴Н, при сварке относительно толстых листов) при одновременном воздействии на зону контакта механических колебаний с частотой15–80кГц.
При ультразвуковой сварке необходимые условия для образования соединения создаются в результате наличия механических колебаний в зоне контакта соединяемых элементов. Энергия вибрации создает сложные напряжения растяжения, сжатия и среза. При превышении предела упругости соединяемых металлов происходит пластическая деформация в зоне их контактирования. В результате пластической деформации и диспергирующего действия ультразвука происходит разрушение и удаление поверхностных пленок различного происхождения, а также образование сварного соединения. Температура нагрева в зоне контакта обычно не превышает 0, 3 – 0, 5 температуры плавления соединяемых металлов.
Ультразвуковая сварка (рис.1) основана на совместном воздействии на свариваемые детали механических колебаний ультразвуковой частоты (более 20 кГц) и сжимающих усилий. Преобразование электрической энергии в механическую производится в специальных ультразвуковых генераторах. Сердечник высокочастотного трансформатора в таком генераторе изготовлен из специальных- сплавов, обладающих магнитострикционными свойствами, т. е. способностью менять размеры (увеличиваться или уменьшаться) при намагничивании. Это вызывает механические колебания такой же частоты, как и частота тока в трансформаторе.

Рис. 1- Ультразвуковая сварка:

а — точечная, б— шовная; 1, 3 — верхний и нижний электроды, 2 — свариваемый металл, 4 — волновод, 5 — обмотка тока высокой частоты, 6 — вибратор (магнитострикционный преобразователь), 7 —механизм передачи усилия сжатия, 8—сварной шов; Р—усилие сжатия

При сообщении механических колебаний свариваемым деталям последние начинают вибрировать с ультразвуковой частотой. Вибрация путем трения разогревает свариваемые поверхности до 200—500 °С, очищает их от окалины и размягчает, а сжимающее усилие деформирует и сваривает детали.

Ультразвуковая сварка нашла достаточно широкое применение для соединения тонких деталей из различных металлов и их сплавов, а также неметаллических материалов (пластмассы, стекло и др.).

Преимуществаультразвуковойсварки:

¾ сварка осуществляется в твердом состоянии металла без существенного нагрева места сварки, что дает возможность соединять химически активные металлы и разнородные металлы, склонные к образованию хрупких интерметалидов в зоне соединения;

¾ возможность получения сварных соединений, которые трудно получить с помощью других видов сварки из-за больших энергетических и технологических затрат;

¾ возможность получения сварных соединений тонких и ультратонких деталей, возможность приварки тонких листов и фольг к деталям практически неограниченной толщины, сварки пакетов из фольг;

¾ снижение требований к чистоте свариваемых поверхностей дает возможность проводить сварку деталей с плакированными и оксидированными поверхностями, а также деталей, поверхности которых покрыты разными изоляционными пленками;

¾ незначительная деформация поверхности детали в месте их соединения вследствие применения небольших сварочных усилий;

¾ простота автоматизации процесса сварки.

Область применения и технологические возможности ультразвуковой сварки.

Ультразвуковая сварка позволяет соединять разные элементы изделий толщиной 0, 005 – 3, 0 мм или диаметром 0, 01 – 0, 5 мм. При приварке тонких листов и фольг к деталям, толщина последних практически не ограничивается. Разнотолщинность свариваемых деталей при ультразвуковой сварке может достигать 1: 100.
Областями использования ультразвуковой сварки являются: производство полупроводников, микроприборов и микроэлементов для электроники, конденсаторов, предохранителей, реле, трансформаторов, нагревателей бытовых холодильников, приборов точной механики и оптики, реакторов, а также автомобильная промышленность.

Оборудование, применяемое при ультразвуковой сварке
Для получения механических колебаний ультразвуковой частоты используется открытый Р. Джулен в 1847 г. магнитострикционный эффект. Этот эффект заключается в том, что под действием переменного магнитного поля, направленного вдоль магнитопровода, происходит его укорочение или удлинение.

Основной узел машины для ультразвуковой сварки – магнитострикционный преобразователь (рис.1), обмотка которого питается током ультразвуковой частоты 20…180 Кгц от генератора. Охлаждаемый водой магнитострикционный преобразователь 1 служит для превращения энергии тока высокой частоты в механические колебания. Высокочастотные упругие колебания передаются через волновод в виде продольных механических перемещений на верхний наконечник 3. При сварке изделие 4 зажимают между наконечниками, к которым прикладывают усилие, необходимое для создания давления в процессе сварки

Рис. 1- Схема установки для сварки ультразвуком:
1 – магнитострикционный преобразователь; 2 – волновод;
2 – наконечники; 4 – свариваемые детали.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒