Soldadura de plàstics per ultrasons, plàstics, metalls, materials polimèrics, perfils d'alumini. Soldadura per ultrasons: tecnologia, factors nocius

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La soldadura per ultrasons de metalls és un procés durant el qual s'obté una unió permanent en la fase sòlida. La formació de zones juvenils (en les quals es formen enllaços) i el contacte entre elles es produeixen sota la influència d'una eina especial. Proporciona acció conjunta de desplaçaments tangencials alternatius de signes relatius de petita amplitud i força normal de compressió sobre els blancs. Fem una ullada més de prop a què és la tecnologia de soldadura per ultrasons.

Mecanisme de connexió

Es produeixen desplaçaments de baixa amplitud entre peces amb freqüència ultrasònica. A causa d'ells, les microrugososes a la superfície de les peces estan sotmeses a deformació plàstica. Al mateix temps, els contaminants s'evacuen de la zona de connexió. Les vibracions mecàniques ultrasòniques es transmeten al lloc de soldadura des de l'eina a l'exterior de la peça. Tot el procés s'organitza de manera que s'exclou el lliscament de l'aparell i el suportsuperfícies de detall. Durant el pas de les vibracions a través de la peça, es dissipa energia. Això es proporciona per la fricció externa entre les superfícies en la fase inicial de la soldadura i la fricció interna en el material situat entre el suport i l'eina després de la formació de la zona de fixació. Això augmenta la temperatura a l'articulació i facilita la seva deformació.

Comportament específic del material

Els desplaçaments tangencials entre les peces i les tensions que provoquen i actuen juntament amb la compressió de la força de soldadura permeten localitzar deformacions plàstiques greus en petits volums a les capes properes a la superfície. Tot el procés va acompanyat de mòlta i evacuació mecànica de pel·lícules d'òxid i altres contaminants. La soldadura per ultrasons redueix el límit elàstic, facilitant així la deformació plàstica.

Funcions del procés

La soldadura per ultrasons contribueix a la formació de les condicions necessàries per a la connexió. Això està garantit per les vibracions mecàniques del transductor. L'energia de vibració crea tensions complexes de cisalla, compressió i deformació. La deformació plàstica es produeix quan es superen els límits elàstics dels materials. L'obtenció d'una connexió forta s'assegura augmentant l'àrea de contacte directe després de l'evacuació d'òxids superficials, pel·lícules orgàniques i adsorbides.

Usant KM

L'ultrasò s'utilitza àmpliament en l'àmbit científic. Amb la seva ajuda, els científics investiguen una sèrie de propietats físiquessubstàncies i fenòmens. A la indústria, els ultrasons s'utilitzen per desgreixar i netejar productes, treballant amb materials difícils de mecanitzar. A més, les fluctuacions afecten favorablement les foses de cristal·lització. L'ultrasò els proporciona desgasificació i refinament del gra, millorant les propietats mecàniques dels materials de fosa. Les vibracions contribueixen a l'eliminació de tensions residuals. També s'utilitzen àmpliament per augmentar la velocitat de reaccions químiques lentes. La soldadura per ultrasons es pot utilitzar per a diversos propòsits. Les vibracions poden convertir-se en una font d'energia per a la formació de juntes de costura i punt. Quan la piscina de soldadura s'exposa als ultrasons durant la cristal·lització, les propietats mecàniques de la unió es milloren gràcies al refinament de l'estructura de la soldadura i a l'eliminació intensiva de gasos. A causa del fet que les vibracions eliminen activament la brutícia, les pel·lícules artificials i naturals, és possible connectar peces amb una superfície oxidada, envernissada, etc. Els ultrasons contribueixen a la reducció o eliminació de les tensions pròpies que apareixen durant la soldadura. A causa de les vibracions, és possible estabilitzar els components de l'estructura del compost. Això, al seu torn, permet evitar la possibilitat de deformació espontània de les estructures posteriorment. La soldadura per ultrasons s'ha utilitzat recentment cada cop més. Això es deu als avantatges indubtables d'aquest mètode de connexió en comparació amb els mètodes de fred i de contacte. Especialment sovint, les vibracions ultrasòniques s'utilitzen en microelectrònica.

Orientació prometedoraconsiderada la soldadura per ultrasons de materials polimèrics. Alguns d'ells no es poden connectar per cap altre mètode. A les empreses industrials, actualment es realitza soldadura per ultrasons de perfils d'alumini de parets primes, làmines i filferro. Aquest mètode és especialment eficaç per unir productes de matèries primeres diferents. La soldadura per ultrasons de l'alumini s'utilitza en la fabricació d'electrodomèstics. Aquest mètode és eficaç a l'hora d'empalmar matèries primeres de làmines (níquel, coure, aliatges). La soldadura per ultrasons de plàstics ha trobat aplicació en la producció d'òptica i dispositius de mecànica fina. Actualment, s'han creat i introduït en producció màquines per connectar diversos elements de microcircuits. Els dispositius estan equipats amb dispositius automàtics, de manera que la productivitat augmenta considerablement.

Potència dels EUA

La soldadura per ultrasons de plàstic proporciona una connexió permanent a causa de l'acció combinada de vibracions mecàniques d' alta freqüència i una força de compressió relativament petita. Aquest mètode té molt en comú amb el mètode fred. La potència ultrasònica que es pot transmetre a través del medi dependrà de les propietats físiques d'aquest últim. Si es superen els límits de resistència a les zones de compressió, el material sòlid col·lapsarà. En situacions similars, la cavitació es produeix en líquids, acompanyada de l'aparició de petites bombolles i el seu posterior col·lapse. Juntament amb aquest darrer procés, sorgeixen pressions locals. Aquest fenomen s'utilitza en la neteja i processament de productes.

Nodes del dispositiu

La soldadura per ultrasons de plàstic es realitza utilitzantmàquines especials. Contenen els nodes següents:

1. Font d'alimentació.
2. Sistema mecànic vibracional.
3. Equip de control.
4. Unitat de pressió.

El sistema oscil·latori serveix per convertir l'electricitat en energia mecànica per a la seva posterior transmissió a la secció de connexió, concentrant-la i obtenint el valor requerit de la velocitat de l'emissor. Aquest node conté:

1. Transductor electromecànic amb bobinatges. Està tancat en una caixa metàl·lica i es refreda amb aigua.
2. Transformador d'oscil·lació elàstica.
3. Consell de soldadura.
4. Suport amb mecanisme de pressió.

El sistema es fixa mitjançant un diafragma. La radiació ultrasònica només es produeix en el moment de la soldadura. El procés es produeix sota la influència de les vibracions, la pressió aplicada en angle recte amb la superfície i l'efecte tèrmic.

Capacitats del mètode

La soldadura per ultrasons és més eficaç per a les matèries primeres de plàstic. Els productes de coure, níquel, or, plata, etc. es poden combinar entre ells i amb altres productes poc plàstics. A mesura que augmenta la duresa, la soldabilitat per ultrasons es deteriora. Els productes refractaris de tungstè, niobi, zirconi, tàntal i molibdè estan connectats eficaçment amb l'ajuda d'ultrasons. La soldadura per ultrasons de polímers es considera un mètode relativament nou. Aquests productes també es poden connectar entre si i amb altres peces sòlides. Pel que fa al metall, es pot combinar ambvidre, semiconductors, ceràmica. També podeu lligar espais en blanc mitjançant una capa intercalada. Per exemple, els productes d'acer es solden entre si mitjançant plàstic d'alumini. A causa de la curta estada a temperatura elevada, s'obté una connexió d' alta qualitat de productes diferents. Les propietats de les matèries primeres estan subjectes a canvis menors. L'absència d'impureses estranyes és un dels avantatges que té la soldadura per ultrasons. Els factors nocius per als humans també estan absents. Quan es connecta, es creen condicions higièniques favorables. Els enllaços dels productes són químicament homogenis.

Funcions de connexió

La soldadura de metalls es realitza, per regla general, de manera solapada. Al mateix temps, s'afegeixen diversos elements de disseny. La soldadura es pot realitzar per punts (un o més), una costura contínua o en cercle tancat. En alguns casos, durant la formació preliminar de l'extrem del cable en blanc, es fa una connexió en T amb l'avió. És possible realitzar soldadures per ultrasons de diversos materials al mateix temps (paquet).

Gesssor de la peça

Està limitat pel límit superior. Amb un augment del gruix de la peça metàl·lica, cal aplicar oscil·lacions amb una amplitud més gran. Això compensarà la pèrdua d'energia. Un augment de l'amplitud, al seu torn, és possible fins a un cert límit. Les limitacions estan associades amb la probabilitat d'esquerdes per fatiga, grans abollaments de l'eina. En aquests casos, s'ha d'avaluar comLa soldadura per ultrasons seria adequada. A la pràctica, el mètode s'utilitza per a gruixos de productes de 3…4 µm a 05…1 mm. La soldadura també es pot utilitzar per a peces amb un diàmetre de 0,01 … 05 mm. El gruix del segon producte pot ser significativament més gran que el primer.

Possibles problemes

Quan s'aplica el mètode de soldadura per ultrasons, cal tenir en compte la probabilitat de fallada per fatiga de les juntes existents en els productes. Durant el procés, les peces poden girar entre si. Com s'ha esmentat anteriorment, les abolladures queden a la superfície del material de l'eina. El propi dispositiu té una vida útil limitada, a causa de l'erosió del seu pla de treball. En alguns punts, el material del producte està soldat a l'eina. Això provoca un desgast del dispositiu. La reparació de l'equip va acompanyada d'una sèrie de dificultats. Estan relacionats amb el fet que l'eina en si actua com un element d'un disseny d'una sola unitat no separable, la configuració i les dimensions del qual estan dissenyades exactament per a la freqüència de funcionament.

Preparació del producte i paràmetres del mode

Abans de realitzar la soldadura per ultrasons, no cal realitzar cap mesura complexa amb la superfície de les peces. Si ho desitja, pot augmentar l'estabilitat de la qualitat de la connexió. Per fer-ho, només s'aconsella desgreixar el producte amb un dissolvent. Per unir metalls dúctils, es considera òptim un cicle amb un retard de pols respecte a l'inici de l'ecografia. Amb una duresa relativament alta del producte, s'aconsella esperar un lleuger escalfament abans d'encendre l'ecografia.

Patrons de soldadura

N'hi ha diversos. Els esquemes tecnològics de la soldadura per ultrasons difereixen en la naturalesa de les oscil·lacions de l'eina. Poden ser de torsió, flexió, longitudinals. A més, els esquemes es distingeixen en funció de la posició espacial del dispositiu respecte a la superfície de la peça soldada, així com del mètode de transferència de forces de compressió als productes i les característiques de disseny de l'element de suport. Per a connexions de contorn, costura i punt, s'utilitzen variants amb flexió i vibracions longitudinals. L'acció ultrasònica es pot combinar amb l'escalfament local polsat de peces d'una font de calor independent. En aquest cas, es poden aconseguir una sèrie d'avantatges. En primer lloc, podeu reduir l'amplitud de les oscil·lacions, així com la força i el temps de la seva transmissió. Les propietats energètiques del pols tèrmic i el període de la seva superposició a l'ultrasò actuen com a paràmetres addicionals del procés.

Efecte tèrmic

La soldadura per ultrasons va acompanyada d'un augment de la temperatura a la unió. L'aparició de calor és causada per l'aparició de fricció a les superfícies dels productes en contacte, així com per deformacions plàstiques. De fet, acompanyen la formació d'una unió soldada. La temperatura a l'àrea de contacte dependrà dels paràmetres de força. El principal és el grau de duresa del material. A més, les seves propietats termofísiques són de gran importància: conductivitat tèrmica i capacitat calorífica. El mode de soldadura seleccionat també afecta el nivell de temperatura. Com mostra la pràctica, l'efecte tèrmic emergent no actua com a condició determinant. aixòes deu al fet que la màxima resistència de les juntes dels productes s'aconsegueix abans que la temperatura augmenti fins al nivell límit. És possible reduir la durada de la transmissió de vibracions ultrasòniques preescalfant les peces. Això també augmentarà la força de la connexió.

Conclusió

La soldadura per ultrasons és actualment un mètode indispensable per unir peces en algunes indústries. Aquest mètode està especialment estès en microelectrònica. L'ecografia us permet connectar una varietat de plàstics i materials durs. Actualment, s'està duent a terme treballs científics de manera activa per millorar les eines i les tecnologies de soldadura.