Hàn nhựa siêu âm, nhựa, kim loại, vật liệu polyme, nhôm. Hàn siêu âm: công nghệ, các yếu tố gây hại

Hàn siêu âm kim loại là một quá trình trong đó một hợp chất all- in- one thu được trong pha rắn. Sự hình thành các vị trí vị thành niên (trong đó hình thành các liên kết) và sự tiếp xúc giữa chúng xảy ra dưới ảnh hưởng của một công cụ đặc biệt. Nó đảm bảo hoạt động chung của chuyển vị tương đối xen kẽ của biên độ nhỏ và lực nén bình thường trên các phôi. Hãy để chúng tôi xem xét chi tiết hơn những gì các công nghệ hàn siêu âm.

Cơ chế kết nối

Sự thay đổi biên độ thấp xảy ra giữa các bộ phận có tần số siêu âm. Do đó, độ mài mòn trên bề mặt của các bộ phận bị biến dạng bằng nhựa. Đồng thời, ô nhiễm được thoát khỏi khu vực kết nối. Sự rung động cơ học siêu âm được truyền tới vị trí hàn từ dụng cụ từ bên ngoài của phôi. Toàn bộ quá trình được tổ chức theo cách tránh sự trượt của thiết bị và hỗ trợ trên bề mặt của các bộ phận. Trong quá trình đi qua các dao động thông qua các preforms, năng lượng tiêu hao. Điều này được tạo ra bởi ma sát ngoài giữa các bề mặt ở giai đoạn đầu của quá trình hàn và ma sát nội tại vật liệu nằm giữa bộ đệm và công cụ sau khi hình thành khu vực thiết lập. Trong kết nối, nhiệt độ tăng lên, tạo điều kiện cho biến dạng.

Hành vi cụ thể của vật liệu

Các chuyển động tiếp tuyến giữa các bộ phận và ứng suất do chúng gây ra và hoạt động cùng với nén từ lực hàn đảm bảo vị trí của sự biến dạng dẻo dai cao trong các khối lượng nhỏ trong các lớp gần bề mặt. Toàn bộ quá trình được đi kèm với việc sơ tán cơ học và sơ tán các màng oxit và các chất gây ô nhiễm khác. Hàn siêu âm giúp giảm điểm năng suất, tạo điều kiện cho biến dạng dẻo.

Tính năng quy trình

Máy hàn siêu âm giúp tạo ra các điều kiện cần thiết cho kết nối. Điều này được cung cấp bởi các dao động cơ học của bộ chuyển đổi. Nhờ năng lượng rung động, các ứng suất phức tạp của cắt, nén và căng thẳng được tạo ra. Sự biến dạng dẻo xảy ra khi vượt quá giới hạn độ co dãn của vật liệu. Sự kết nối mạnh mẽ được cung cấp bằng cách tăng diện tích tiếp xúc trực tiếp sau khi sơ tán các oxit bề mặt, các chất hữu cơ và các màng adsorbed.

Áp dụng của Hoa Kỳ

Siêu âm được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khoa học. Với sự trợ giúp của nó, các nhà khoa học đang khám phá một số tính chất vật chất của các chất và hiện tượng. Trong ngành công nghiệp, siêu âm được sử dụng để tẩy rửa và làm sạch các sản phẩm, làm việc với các vật liệu khó làm việc. Ngoài ra, dao động thuận lợi ảnh hưởng đến kết tinh tan chảy. Siêu âm cung cấp cho họ việc khử khí và nghiền hạt, tăng tính chất cơ học của vật liệu đúc. Rung động góp phần vào việc loại bỏ các ứng suất dư. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi để tăng tốc độ phản ứng hóa học chậm. Hàn siêu âm có thể được sử dụng cho nhiều mục đích. Dao động có thể trở thành một nguồn năng lượng cho sự hình thành của các kết nối khâu và điểm. Khi siêu âm được áp dụng cho bể hàn trong quá trình kết tinh, các tính chất cơ học của khớp được cải thiện bằng cách mài cấu trúc của khớp và tháo gỡ khí. Do thực tế là rung động chủ động loại bỏ chất gây ô nhiễm, phim nhân tạo và tự nhiên, các bộ phận có thể được kết nối, với bề mặt bị oxy hóa, sơn mài, vv. Siêu âm giúp giảm hoặc loại bỏ các áp lực xảy ra khi hàn. Do rung động, có thể ổn định cấu trúc của hợp chất. Điều này, lần lượt, giúp ngăn ngừa khả năng tự biến dạng của cấu trúc sau đó. Hàn siêu âm gần đây đã được sử dụng rộng rãi hơn. Điều này là do những lợi ích không nghi ngờ của phương pháp kết nối này so với phương pháp lạnh và tiếp xúc. Đặc biệt thường xuyên, các rung động siêu âm được sử dụng trong vi điện tử. Siêu âm hàn các vật liệu polymer được coi là một hướng đi đầy hứa hẹn . Một số người trong số họ không thể được kết nối bằng bất kỳ phương pháp khác. Tại các doanh nghiệp công nghiệp, hiện nay đang được tiến hành hàn siêu âm bằng nhôm mỏng, lá và dây. Phương pháp này đặc biệt có hiệu quả cho việc kết hợp các sản phẩm từ nguyên liệu không đồng nhất. Hàn siêu âm nhôm được sử dụng trong sản xuất đồ gia dụng. Phương pháp này có hiệu quả để kết hợp các vật liệu tấm (niken, đồng, hợp kim). Hàn siêu âm bằng nhựa đã tìm ra ứng dụng trong sản xuất dụng cụ quang học và cơ khí tinh xảo. Hiện nay, máy móc kết nối các yếu tố vi mạch đã được tạo ra và đưa vào sản xuất. Các thiết bị được trang bị các thiết bị tự động, do đó năng suất tăng lên đáng kể.

Sức mạnh của siêu âm

Hàn siêu âm bằng nhựa cung cấp một kết nối không thể tách rời do kết hợp hành động của rung động cơ tần số cao và một lực nén tương đối nhỏ. Phương pháp này có rất nhiều để làm với cách lạnh. Sức mạnh của siêu âm có thể truyền qua môi trường sẽ phụ thuộc vào các tính chất vật lý của cơ thể. Nếu giới hạn sức mạnh trong vùng nén vượt quá, chất rắn sẽ sụp đổ. Trong những tình huống tương tự, cavitation xảy ra trong chất lỏng, kèm theo sự xuất hiện của các bong bóng nhỏ và sự sụp đổ của chúng. Cùng với quá trình thứ hai, áp lực địa phương phát sinh. Hiện tượng này được sử dụng trong việc làm sạch và chế biến sản phẩm.

Các nút thiết bị

Hàn siêu âm bằng nhựa được thực hiện bằng các máy đặc biệt. Họ có các nút sau:

1. Nguồn điện.
2. Hệ thống cơ học dao động.
3. Thiết bị điều khiển.
4. Áp lực lái xe.

Hệ thống dao động được sử dụng để chuyển đổi điện năng thành cơ khí để truyền tiếp tới vị trí kết nối, tập trung nó và đạt được yêu cầu cường độ của bộ tản nhiệt. Trong nút này có:

1. Bộ chuyển đổi cơ điện với cuộn dây. Nó được bao bọc trong một vỏ kim loại và được làm mát bằng nước.
2. Máy biến áp dao động đàn hồi.
3. Đầu hàn.
4. Hỗ trợ với cơ chế áp lực.

Hệ thống được cố định bằng phương tiện của màng ngăn. Bức xạ siêu âm xảy ra chỉ vào thời điểm hàn. Quá trình xảy ra dưới ảnh hưởng của dao động, áp lực được áp dụng ở góc phải bề mặt, và hiệu ứng nhiệt.

Tính năng của phương pháp

Hàn siêu âm có hiệu quả nhất đối với nguyên liệu nhựa. Các sản phẩm bằng đồng, niken, vàng, bạc, vv có thể được kết hợp với nhau và với các sản phẩm nhựa thấp khác. Khi độ cứng tăng, tính hàn bằng siêu âm sẽ xấu đi. Các sản phẩm chịu lửa của vonfram, niobi, zirconium, tantali, và molybden được kết hợp hiệu quả với sự trợ giúp của siêu âm. Hàn siêu âm của polyme được coi là một phương pháp tương đối mới. Các sản phẩm như vậy cũng có thể được kết nối với nhau cũng như với các bộ phận rắn khác. Đối với kim loại, nó có thể được kết hợp với thủy tinh, chất bán dẫn, gốm sứ. Bạn cũng có thể liên kết các phôi thông qua một interlayer. Ví dụ, các sản phẩm thép được hàn với nhau bằng nhựa nhôm. Do lưu trú ngắn ở nhiệt độ cao, thu được một hợp chất chất lượng cao của các sản phẩm không giống nhau. Các tính chất của nguyên vật liệu trải qua những thay đổi nhỏ. Sự vắng mặt của tạp chất nước ngoài là một trong những lợi thế mà hàn siêu âm đã. Các yếu tố gây hại cho con người cũng vắng mặt. Khi kết hợp, tạo điều kiện thuận lợi về vệ sinh. Các liên kết của các sản phẩm khác nhau về tính đồng nhất hóa học.

Tính năng kết nối

Hàn kim loại được thực hiện, theo nguyên tắc, bằng cách lapping. Điều này cho biết thêm một yếu tố thiết kế khác nhau. Hàn có thể được thực hiện bằng các điểm (một hoặc nhiều), một đường nối liên tục hoặc trong một vòng tròn kín. Trong một số trường hợp, khi kết thúc phôi được làm từ dây, nó sẽ được gắn liền với máy bay. Có thể thực hiện hàn siêu âm của một số vật liệu đồng thời (bằng bao bì).

Độ dày của các bộ phận

Nó được giới hạn bởi giới hạn trên. Khi độ dày của phôi kim loại tăng lên, cần sử dụng các dao động có biên độ lớn hơn. Điều này sẽ đền bù cho sự mất mát năng lượng. Do đó, sự gia tăng biên độ có thể đạt đến một giới hạn nhất định. Hạn chế có liên quan đến khả năng bị nứt mỏi, vết lõm lớn từ dụng cụ. Trong những trường hợp như vậy, cần đánh giá cách hàn siêu âm thích hợp. Trong thực tế, phương pháp này được sử dụng cho độ dày của sản phẩm từ 3 ... 4 μm đến 05 ... 1 mm. Hàn cũng có thể được sử dụng cho các bộ phận có đường kính từ 0,01 ... 05 mm. Độ dày của sản phẩm thứ hai có thể lớn hơn nhiều so với sản phẩm đầu tiên.

Các vấn đề có thể xảy ra

Khi sử dụng phương pháp hàn siêu âm, cần phải tính đến xác suất suy giảm mỏi của các hợp chất hiện có trong sản phẩm. Trong quá trình này, các phôi có thể xoay được tương ứng với nhau. Như đã nói ở trên, các vết rạn còn lại trên bề mặt của vật liệu từ công cụ. Thiết bị này có tuổi thọ giới hạn, do sự xói mòn của mặt phẳng làm việc của nó. Tại các điểm riêng biệt, vật liệu của sản phẩm được hàn vào dụng cụ. Điều này dẫn đến việc hao mòn thiết bị. Sửa chữa thiết bị đi kèm với một số khó khăn. Chúng liên quan đến thực tế rằng thiết bị tự đóng vai trò như một phần tử của một thiết kế thống nhất của nút, cấu hình và kích thước được tính chính xác ở tần số hoạt động.

Chuẩn bị sản phẩm và các thông số chế độ

Trước khi thực hiện hàn siêu âm của bất kỳ biện pháp phức tạp với bề mặt của các bộ phận không cần. Nếu muốn, có thể cải thiện tính ổn định của chất lượng kết nối. Với mục đích này, chỉ nên làm sạch sản phẩm bằng dung môi. Đối với sự kết nối của các kim loại dễ uốn, chu kỳ với sự chậm trễ của xung đối với thời điểm phóng siêu âm được coi là tối ưu. Với độ cứng tương đối cao của sản phẩm, bạn nên chờ một chút sưởi ấm trước khi bật siêu âm.

Sơ đồ hàn

Có rất nhiều. Các công trình công nghệ của hàn siêu âm khác nhau về bản chất của dao động của dụng cụ. Chúng có thể được xoắn, uốn cong, theo chiều dọc. Ngoài ra, các sơ đồ được phân biệt dựa trên vị trí không gian của thiết bị liên quan đến bề mặt của phôi được hàn, cũng như cách lực nén được truyền đến các sản phẩm và các đặc tính cấu trúc của phần đỡ. Các biến thể với uốn cong và dao động theo chiều dọc được sử dụng cho đường viền, khâu và kết nối điểm. Hiệu ứng siêu âm có thể được kết hợp với sự gia nhiệt xung của các bộ phận từ một nguồn nhiệt riêng biệt. Trong trường hợp này, bạn có thể đạt được một số lợi ích. Trước hết, có thể giảm biên độ dao động, cũng như cường độ và thời gian truyền của chúng. Các thuộc tính năng lượng của xung nhiệt và thời kỳ chồng lên siêu âm xuất hiện như các tham số bổ sung của quá trình.

Hiệu ứng nhiệt

Hàn siêu âm đi cùng với sự gia tăng nhiệt độ tại vị trí chung. Sự xuất hiện của nhiệt được gây ra bởi sự xuất hiện của ma sát trên bề mặt của các bài viết tiếp xúc, cũng như các biến dạng nhựa. Trên thực tế, chúng đi cùng với sự hình thành của khớp hàn. Nhiệt độ tại vị trí tiếp xúc sẽ phụ thuộc vào các thông số về độ bền. Điều quan trọng nhất là độ cứng của vật liệu. Ngoài ra, tính chất nhiệt của nó không có tầm quan trọng nhỏ: tính dẫn nhiệt và công suất nhiệt. Chế độ hàn đã chọn ảnh hưởng đến mức nhiệt độ. Như thực tế cho thấy, hiệu ứng nhiệt đang nổi lên không hoạt động như một điều kiện xác định. Điều này là do thực tế là độ bền tối đa của các khớp trong sản phẩm đạt được sớm hơn nhiệt độ tăng lên đến mức giới hạn. Giảm thời gian truyền của rung động siêu âm có thể được thực hiện bằng cách làm nóng các bộ phận. Điều này cũng sẽ cải thiện sức mạnh của khớp.

Kết luận

Hàn cắt siêu âm bây giờ là một phương pháp không thể thiếu để kết nối các bộ phận trong một số ngành công nghiệp. Phương pháp này đặc biệt phổ biến trong vi điện tử. Mỹ cho phép bạn kết nối nhiều chất liệu nhựa và rắn. Ngày nay, khoa học đã được tích cực thực hiện để nâng cao công cụ và công nghệ hàn.