ריתוך של פלסטיק קולי, פלסטיק, מתכות, חומרים פולימריים, פרופילי אלומיניום. ריתוך אולטראסוני: טכנולוגיה, גורמים מזיקים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

ריתוך מתכות אולטרא-קולי הוא תהליך שבמהלכו מתקבל חיבור קבוע בשלב המוצק. היווצרות אזורי נוער (בהם נוצרים קשרים) והמגע ביניהם מתרחשים בהשפעת כלי מיוחד. הוא מספק פעולה משותפת של תזוזות משיקיות יחסיות מתחלפות בסימנים של משרעת קטנה וכוח נורמלי דחיסה על החסר. בואו נסתכל מקרוב על מהי טכנולוגיית ריתוך קולי.

מנגנון חיבור

תזוזות באמפליטודה נמוכה מתרחשות בין חלקים עם תדר קולי. בשל אותם, מיקרו חספוסים על פני השטח של חלקים נתונים לעיוות פלסטי. במקביל מפנים מזהמים מאזור החיבור. רעידות מכניות אולטרסאוניות מועברות לאתר הריתוך מהכלי שבחלק החיצוני של חומר העבודה. כל התהליך מאורגן בצורה כזו שלא תכלול החלקה של המתקן ותמיכה לאורךמשטחי פירוט. במהלך המעבר של רעידות דרך חומר העבודה, אנרגיה מתפזרת. זה מסופק על ידי חיכוך חיצוני בין המשטחים בשלב הראשוני של הריתוך וחיכוך פנימי בחומר הממוקם בין התמיכה לכלי לאחר היווצרות אזור ההגדרה. זה מעלה את הטמפרטורה במפרק, מה שמקל על העיוות.

התנהגות חומרית ספציפית

תזוזות טנגנציאליות בין החלקים והלחצים שהם גורמים ופועלים יחד עם הדחיסה מכוח הריתוך מספקות לוקליזציה של דפורמציה פלסטית חמורה בנפחים קטנים בשכבות הקרובות לפני השטח. התהליך כולו מלווה בשחיקה ופינוי מכני של סרטי תחמוצת ומזהמים אחרים. ריתוך אולטראסוני מפחית את חוזק התפוקה, ובכך מקל על עיוות פלסטי.

תכונות תהליך

ריתוך אולטראסוני תורם ליצירת התנאים הדרושים לחיבור. זה מובטח על ידי רעידות מכניות של המתמר. אנרגיית רטט יוצרת מתחי גזירה, דחיסה ומתחים מורכבים. דפורמציה פלסטית מתרחשת כאשר חריגה מהגבולות האלסטיים של חומרים. השגת חיבור חזק מובטחת על ידי הגדלת שטח המגע הישיר לאחר פינוי תחמוצות פני השטח, סרטים אורגניים וספוגים.

Using KM

אולטרסאונד נמצא בשימוש נרחב בתחום המדעי. בעזרתו, מדענים חוקרים מספר תכונות פיזיקליותחומרים ותופעות. בתעשייה, אולטרסאונד משמש להסרת שומנים וניקוי מוצרים, בעבודה עם חומרים קשים לעיבוד. בנוסף, תנודות משפיעות לטובה על נמסים מתגבשים. אולטרסאונד מספק להם הסרת גזים ועידון גרגרים, משפר את התכונות המכניות של חומרים יצוקים. רעידות תורמות להסרת מתחים שיוריים. הם נמצאים בשימוש נרחב גם כדי להגביר את קצב התגובות הכימיות האיטיות. ריתוך אולטראסוני יכול לשמש למטרות שונות. רעידות יכולות להפוך למקור אנרגיה להיווצרות מפרקי תפר ונקודתיים. כאשר בריכת הריתוך נחשפת לאולטרסאונד במהלך התגבשות, התכונות המכניות של המפרק משתפרות עקב עידון מבנה הריתוך והסרה אינטנסיבית של גזים. בשל העובדה כי רעידות מסירות באופן פעיל לכלוך, סרטים מלאכותיים וטבעיים, ניתן לחבר חלקים עם משטח מחומצן, לכה וכו'. אולטרסאונד תורם להפחתה או ביטול של מתחים עצמיים המופיעים במהלך הריתוך. עקב רעידות ניתן לייצב את מרכיבי מבנה המתחם. זה, בתורו, מאפשר למנוע את האפשרות של עיוות ספונטני של מבנים לאחר מכן. ריתוך אולטראסוני הפך לאחרונה לשימוש נרחב יותר ויותר. זאת בשל היתרונות הבלתי מעורערים של שיטת חיבור זו בהשוואה לשיטות קור ומגע. לעתים קרובות במיוחד נעשה שימוש ברטט קולי במיקרואלקטרוניקה.

כיוון מבטיחנחשב לריתוך קולי של חומרים פולימריים. חלקם לא ניתנים לחיבור בשום שיטה אחרת. במפעלים תעשייתיים מתבצע כיום ריתוך קולי של פרופילי אלומיניום דקים, נייר כסף, תיל. שיטה זו יעילה במיוחד לחיבור מוצרים מחומרי גלם שונים. ריתוך אולטרסאונד של אלומיניום משמש לייצור מכשירי חשמל ביתיים. שיטה זו יעילה בעת שחבור חומרי גלם של יריעות (ניקל, נחושת, סגסוגות). ריתוך קולי של פלסטיק מצא יישום בייצור מכשירי אופטיקה ומכניקה עדינה. נכון לעכשיו, מכונות נוצרו והוכנסו לייצור לחיבור אלמנטים שונים של מיקרו-מעגלים. המכשירים מצוידים במכשירים אוטומטיים, שבגללם הפרודוקטיביות גדלה באופן משמעותי.

כוח ארה"ב

ריתוך קולי של פלסטיק מספק חיבור קבוע עקב פעולה משולבת של רעידות מכניות בתדר גבוה וכוח דחיסה קטן יחסית. לשיטה זו יש הרבה מן המשותף לשיטה הקרה. הכוח האולטראסוני שניתן להעביר דרך המדיום יהיה תלוי בתכונות הפיזיקליות של האחרון. אם חריגה ממגבלות החוזק באזורי הדחיסה, החומר המוצק יקרוס. במצבים דומים מתרחשת קוויטציה בנוזלים, המלווה בהופעת בועות קטנות ובקריסתן שלאחר מכן. יחד עם התהליך האחרון נוצרים לחצים מקומיים. תופעה זו משמשת בניקוי ועיבוד של מוצרים.

צמתי מכשיר

ריתוך אולטרסאונד של פלסטיק מתבצע באמצעותמכונות מיוחדות. הם מכילים את הצמתים הבאים:

1. ספק כוח.
2. מערכת מכנית רטט.
3. ציוד בקרה.
4. הנעת לחץ.

המערכת המתנדנדת משמשת להמרת חשמל לאנרגיה מכנית עבור העברתו לאחר מכן למקטע החיבור, ריכוזו וקבלת הערך הנדרש של מהירות הפולט. צומת זה מכיל:

1. מתמר אלקטרומכני עם פיתולים. הוא סגור במארז מתכת ומקורר במים.
2. שנאי תנודות אלסטי.
3. טיפ ריתוך.
4. תמיכה עם מנגנון לחץ.

המערכת מקובעת באמצעות דיאפרגמה. קרינה אולטרסאונד מתרחשת רק ברגע הריתוך. התהליך מתרחש בהשפעת רעידות, לחץ המופעל בזווית ישרה על פני השטח והאפקט התרמי.

יכולות השיטה

ריתוך אולטראסוני הוא היעיל ביותר עבור חומרי גלם פלסטיים. מוצרים העשויים מנחושת, ניקל, זהב, כסף וכו' ניתנים לשילוב זה עם זה ועם מוצרים אחרים דלי פלסטיק. ככל שהקשיות גדלה, יכולת הריתוך האולטרסאונד מתדרדרת. מוצרים עקשן עשויים טונגסטן, ניוביום, זירקוניום, טנטלום, מוליבדן מחוברים ביעילות בעזרת אולטרסאונד. ריתוך קולי של פולימרים נחשב לשיטה חדשה יחסית. ניתן לחבר מוצרים כאלה גם זה לזה וגם לחלקים מוצקים אחרים. באשר למתכת, ניתן לשלב אותהזכוכית, מוליכים למחצה, קרמיקה. אתה יכול גם לקשור ריקים דרך שכבת ביניים. לדוגמה, מוצרי פלדה מרותכים זה לזה באמצעות פלסטיק אלומיניום. בשל השהות הקצרה בטמפרטורה גבוהה, מתקבל חיבור איכותי של מוצרים שונים. המאפיינים של חומרי הגלם נתונים לשינויים קלים. היעדר זיהומים זרים הוא אחד היתרונות שיש לריתוך קולי. גם גורמים מזיקים לבני אדם נעדרים. כאשר מחוברים, נוצרים תנאים היגייניים נוחים. הקשרים של המוצרים הם הומוגניים מבחינה כימית.

תכונות חיבור

ריתוך מתכת מתבצע, ככלל, בצורה חופפת. במקביל, מתווספים אלמנטים עיצוביים שונים. ריתוך יכול להתבצע על ידי נקודות (אחת או יותר), תפר רציף או במעגל סגור. במקרים מסוימים, במהלך היווצרות ראשונית של קצה החוט הריק, נוצר חיבור טי עם המטוס. ניתן לבצע ריתוך קולי של מספר חומרים בו זמנית (חבילה).

עובי חלק

זה מוגבל על ידי הגבול העליון. עם עלייה בעובי של חומר העבודה המתכת, יש צורך להחיל תנודות עם משרעת גדולה יותר. זה יפצה על אובדן האנרגיה. עלייה במשרעת, בתורו, אפשרית עד גבול מסוים. מגבלות קשורות בסבירות של סדקי עייפות, שקעים גדולים מהכלי. במקרים כאלה, יש להעריך כיצדריתוך קולי יהיה מתאים. בפועל, השיטה משמשת לעובי מוצר מ-3…4 מיקרומטר עד 05…1 מ"מ. ניתן להשתמש בריתוך גם עבור חלקים בקוטר של 0.01 … 05 מ"מ. העובי של המוצר השני עשוי להיות גדול משמעותית מהראשון.

בעיות אפשריות

בעת יישום שיטת הריתוך האולטראסוני, יש צורך לקחת בחשבון את ההסתברות לכשל עייפות של מפרקים קיימים במוצרים. במהלך התהליך, חלקי העבודה יכולים להסתובב זה ביחס לזה. כפי שהוזכר לעיל, שקעים נשארים על פני החומר מהכלי. למכשיר עצמו חיי שירות מוגבלים, עקב שחיקת מישור העבודה שלו. בנקודות מסוימות, החומר של המוצר מרותך לכלי. זה מוביל לבלאי של המכשיר. תיקון ציוד מלווה במספר קשיים. הם קשורים לעובדה שהכלי עצמו פועל כמרכיב של עיצוב יחידה יחידה שאינה ניתנת להפרדה, שתצורתו ומידותיו מתוכננות בדיוק עבור תדר ההפעלה.

פרמטרים של הכנת מוצר ומצב

לפני ביצוע ריתוך קולי, אין צורך לבצע שום אמצעים מורכבים עם פני החלקים. אם תרצה, תוכל להגביר את יציבות איכות החיבור. כדי לעשות זאת, רצוי רק להסיר את המוצר עם ממס. עבור צירוף מתכות רקיעות, מחזור עם השהיית דופק ביחס לתחילת האולטרסאונד נחשב לאופטימלי. עם קשיות גבוהה יחסית של המוצר, רצוי להמתין לחימום קל לפני הפעלת האולטרסאונד.

דפוסי ריתוך

יש כמה מהם. תוכניות טכנולוגיות של ריתוך קולי נבדלות באופי של תנודות הכלים. הם יכולים להיות פיתול, כיפוף, אורכי. כמו כן, תוכניות נבדלות בהתאם למיקום המרחבי של המכשיר ביחס לפני השטח של החלק המרותך, כמו גם על השיטה של העברת כוחות דחיסה למוצרים ותכונות העיצוב של אלמנט התמיכה. עבור חיבורי קווי מתאר, תפר ונקודות, משתמשים בגרסאות עם כיפוף ורעידות אורכיות. ניתן לשלב פעולה אולטרסאונד עם חימום דופק מקומי של חלקים ממקור חום נפרד. במקרה זה, ניתן להשיג מספר יתרונות. קודם כל, אתה יכול להפחית את משרעת התנודות, כמו גם את הכוח והזמן של השידור שלהם. תכונות האנרגיה של הדופק התרמי ותקופת הסופרפוזיציה שלו באולטרסאונד פועלות כפרמטרים נוספים של התהליך.

אפקט תרמי

ריתוך אולטראסוני מלווה בעלייה בטמפרטורה במפרק. הופעת החום נגרמת על ידי הופעת חיכוך על משטחי המוצרים המגעים, כמו גם על ידי עיוותים פלסטיים. הם, למעשה, מלווים את היווצרותו של מפרק מרותך. הטמפרטורה באזור המגע תהיה תלויה בפרמטרי החוזק. העיקרי שבהם הוא מידת הקשיות של החומר. בנוסף, לתכונות התרמופיזיקליות שלו חשיבות רבה: מוליכות תרמית וקיבולת חום. מצב הריתוך שנבחר משפיע גם על רמת הטמפרטורה. כפי שמראה בפועל, האפקט התרמי המתהווה אינו פועל כתנאי קובע. זהנובע מכך שהחוזק המרבי של המפרקים במוצרים מושג לפני שהטמפרטורה עולה לרמה המגבילה. ניתן להפחית את משך השידור של רעידות קוליות על ידי חימום מוקדם של החלקים. זה גם יגביר את עוצמת החיבור.

מסקנה

ריתוך אולטרסאונד הוא כיום שיטה הכרחית לחיבור חלקים בתעשיות מסוימות. שיטה זו נפוצה במיוחד במיקרואלקטרוניקה. אולטרסאונד מאפשר לחבר מגוון חומרים פלסטיים וחומרים קשיחים. כיום, מתבצעת באופן פעיל עבודה מדעית לשיפור כלי ריתוך וטכנולוגיות.