Oppsett for ultrasonisk sveising (med diagram)

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om oppsettet for ultralydsveising ved hjelp av et diagram.

I ultralydssveising, oppfunnet i 1938, er en metalltråd som vibrerer ved ultralydfrekvensen (dvs. vibrasjonene som produserer lyd utover det menneskelige hørselsområde) laget for å bli med et tynt stykke til et tykkere stykke støttet på en ambolt. Frekvensen som brukes er hovedsakelig rundt 20 KHz, selv om høyere frekvenser opptil 60 KHz har blitt brukt. Jo høyere frekvensen av vibrasjon høyere er hastigheten ved hvilken energi overføres.

Ultrasonisk sveiseutstyr består av to hoveddeler, nemlig en strømkilde og en transduser. Strømkilden konverterer 50 Hz strømforsyningen til en høyfrekvent elektrisk kraft, og som omdannes av transduseren til magnetisk flux og deretter den kinetiske bevegelsen som forsterkes gjennom en hastighetstransformator. Det skjematiske diagrammet for oppsettet er vist i figur 2.36.

Ultrasoniske sveisetransdusere er av to typer, nemlig piezo-elektriske krystaller og magnetostriktiv, sistnevnte består av lamineringer av nikkel eller nikkel legering som ekspanderer og kontrakt i takt med vibrasjoner fra forsterkeren på grunn av deformering av nikkel ved oppvarming.

Transduseren og den hornformede hastighetstransformatoren danner en enhet kalt sonotrode. Spissen av hastighetstransformatoren som brukes til sveising er laget av høyhastighetsstål (stål som inneholder 14 til 22% wolfram og 4% krom) eller Nimonic-legering og er formet til en sfærisk kontur med 75 mm radius. Disse tipsene er løst eller sveiset til hornet.

Hastetransformatoren er laget av lavt tap, høystyrkt metall som titan og er formet for å oppnå ønsket frekvens basert på forholdet f = λE, hvor / er vibrasjonsfrekvensen, A bølgelengden og E modulen for elastisitet av horn materiale. Siden sveisespissen må være en antinode må lengden på hornet være i flere av λ / 2, og hvilken som helst bærer må være ved nodepunkter på λ 4. En vibrator kan således kun operere ved en bestemt frekvens.

Arbeidet som skal sveises, er plassert under sonotrode-spissen i lap-fellesformasjon og støttes på en ambolt. Kraft påføres på sonotrode-spissen ved hjelp av pneumatisk, hydraulisk eller fjærbelastet enhet. Dette oppsettet kan brukes til spot og svindel sveiser. For å lage en ringformet ultralydssveis, ringes kraften tangentielt på en sylindrisk spiss for å gi torsjonsvibrasjon til sveisespissen.

På grunn av ultrasoniske vibrasjoner brytes oksidlaget over metallet og en ren metall til metallkontakt oppnås. Temperaturen på grensesnittet stiger til mellom 35 og 50% av metallets absolutte smeltepunktstemperatur, og dermed oppnås en faststoffsveis.

Sveisens styrke er 65 til 100% av basismetallstyrken. Prosessen er rask og svindel sveising med en hastighet på opptil 10 m / min er rapportert. Energi som kreves (E) for ultrasonisk sveiseenhet, avhenger av tykkelsen (t) og hardheten (h) av materialet som skal sveises, og kan beregnes ut fra følgende forhold.

E = Kt ^3/2 h ^3/2

Med tilstrekkelig kraft kan det gjøres en sveisesveis på mindre enn et sekund, men maksimal tykkelse på det tynnere stykket bør ikke overstige 3 mm.

Ultralydsveising kan brukes til sveising av tynne og tykke deler, samt for sveising av forskjellige metallkombinasjoner som aluminium til stål, aluminium til wolfram, aluminium til molybden, nikkel til messing, etc. De viktigste brukerne av prosessen er halvleder, mikro -krets, og elektriske kontaktindustrier. Den brukes også av bilindustrien og flyindustrien.

Typiske bruksområder av prosessen inkluderer fremstilling av små motorarmaturer, koblinger til aluminium og gullledninger til transistorer og dioder, helikopterdør, forskjellige metallledd i solfangere. Den unike anvendelsen av prosessen er imidlertid sveising av beholdere av eksplosiver som nitroglyserin, pyroteknikk (brannverk) og reaktive kjemikalier.