Ultrahangos hegesztés

Az ultrahangos hegesztés  olyan hegesztés, amelynek energiaforrása az ultrahangos rezgések.

Fémek, műanyagok, szövetek, bőr, fémek üveggel, félvezető anyagok stb. hegesztésére szolgál. Az ultrahangos hegesztést pont-, varrat- és kontúrhegesztésre használják. Ebben az esetben hosszirányú és hajlító mechanikai rezgéseket alkalmaznak. 1969-ben összeszerelték az első teljesen műanyag autót, melynek alkatrészeit ultrahangos hegesztéssel hegesztették.

Essence

Az ultrahangos hegesztés 18-180 kHz frekvenciájú, folyamatosan generált ultrahanggal történik. teljesítmény 0,01 - 10 kW. A hegesztés a hegesztendő felületeken a mechanikai HF rezgések, a hegesztendő felületekre merőleges külső nyomás és a HF rezgések hőhatásának egyidejű hatására jön létre. A nagyfrekvenciás ultrahangos rezgések hőhatása kombinálható a munkadarabok további helyi impulzusos melegítésével, külön külső hőforrásból.

A nagyfrekvenciás rezgések hatására a részecskék száraz súrlódása lép fel a hegesztendő felületeken. A száraz súrlódás hatására a felületi filmek (oxidok és adszorbeált gázaik) elpusztulnak. Ekkor a száraz súrlódást felváltja a tiszta súrlódás, amelyben csomók keletkeznek. Közös szemcsék képződnek, amelyek két hegesztett felülethez és a felületi szemcsék közötti közös határhoz tartoznak.

A hegesztett fémkötések típusai ultrahangos hegesztésben: átfedés; domborműveken; élzúzással; egy kerek elemet egy laposra illeszteni; keresztes, kerek elemek; párhuzamos, kerek elemek; többrétegű alkatrészek és fóliák; sarok stb.

Előnyök

• szennyezett felületeken hegesztés végezhető, ezért előzetes felület-előkészítés nem szükséges - csak zsírtalanítás;
• a hegesztési zónában a hő felszabadulása korlátozott méretű, ami megakadályozza a túlmelegedést a műanyagok hegesztésekor;
• állandó csatlakozás a műanyagok hegesztésekor az ultrahangos energia bemeneti pontjától nagy távolságra lehetséges;
• nehezen elérhető helyeken hegesztés lehetséges;
• nincs káros kibocsátás;
• a kötés rövid hegesztési ideje a hegesztési hőmérsékletig - a másodperc töredékei;
• nagyon vékony (0,001 mm-es) lemezek hegesztése megengedett.

Hátrányok

• A drága ultrahanggenerátorok használatának szükségessége azonban a nagyfrekvenciás teljesítményelektronika fejlődésével az ultrahanggenerátorok költsége jelentősen csökkent;
• A hegesztendő anyagok vastagsági tartománya kicsi, azonban a hegesztendő alkatrészek alakjának megválasztásával az ultrahangot a hegesztési zónába fókuszáló akusztikus lencse hatását lehet elérni;
• Az alkatrészek további külső összenyomásának szükségessége azonban a legtöbb más típusú műanyaghegesztésnél ez is szükséges feltétel.

Berendezés

Az ultrahangos hegesztéshez gépeket használnak, amelyek gépekre oszthatók pontkontúr préshegesztésre, varrat- és varratlépéses hegesztésre, hordozható egységekre, például kis teljesítményű kézi pisztolyokra. A gépek teljesítménye 100 - 1500W. A használt frekvencia 20-22 kHz.

A gépekben az ultrahangot elektromechanikus piezoelektromos átalakítók gerjesztik, bár az 1980-as évekig a magnetostrikciós hatás gyakoribb volt. Az ultrahangos rezgések amplitúdójának növelésére rugalmas vibrációs transzformátorokat, hullámvezetőket, koncentrátorokat használnak. Az ilyen elemek erősítési tényezője eléri az 5-öt. A hegesztési folyamathoz a koncentrátor végén körülbelül 10-50 mikron amplitúdójú ultrahangos rezgésre van szükség.

A 2010-es évektől kezdve számos országban, köztük Oroszországban is gyártanak ultrahangos hegesztőberendezéseket.

A Szovjetunióban az MTU-4, MTU-1.5, UZS, MS41-P2 stb. gépek sorozatát gyártották ultrahangos rezgésekkel a mikroáramkörök hegesztésére.

Oroszországban a Biysk Technológiai Intézet V.N. professzor irányítása alatt. Khmelev , valamint az Összoroszországi Nagyfrekvenciás Áramok Kutatóintézetében I. V. professzor irányítása alatt. Petushko .

Jegyzetek

Irodalom

• Nikolaev G. A. Hegesztés a gépészetben: referenciakönyv 4 kötetben - M .: Mashinostroenie, 1978 (1-4 kötet).
• Khmelev VN, Khmelev SS, Slivin AN, Abramov AD Hőre lágyuló anyagok ultrahangos hegesztése: monográfia. - Biysk: Altáj Állam Kiadója. tech. un-ta, 2014. - 281 p. - ISBN 978-5-9257-0270-3 .

Linkek

https://web.archive.org/web/20150102110501/http://www.svarkainfo.ru/rus/technology/otherwelding/ultrasonic

http://xn--b1aj4ag.xn--p1ai/node/71

http://www.autowelding.ru/index/0-43