Lassen van ultrasone kunststoffen, kunststoffen, metalen, polymere materialen, aluminium profielen. Ultrasoon lassen: technologie, schadelijke factoren

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Ultrasoon lassen van metalen is een proces waarbij een permanente verbinding wordt verkregen in de vaste fase. De vorming van juveniele gebieden (waarin banden worden gevormd) en het contact daartussen vindt plaats onder invloed van een speciaal gereedschap. Het biedt gezamenlijke actie van relatieve signaal-afwisselende tangentiële verplaatsingen van kleine amplitude en samendrukkende normaalkracht op de blanco's. Laten we eens nader bekijken wat ultrasone lastechnologie is.

Aansluitmechanisme

Verplaatsingen met lage amplitude treden op tussen delen met ultrasone frequentie. Hierdoor worden microruwheden op het oppervlak van onderdelen onderworpen aan plastische vervorming. Tegelijkertijd worden verontreinigingen uit de aansluitzone verwijderd. Ultrasone mechanische trillingen worden door het gereedschap aan de buitenzijde van het werkstuk naar de lasplaats overgebracht. Het hele proces is zo georganiseerd dat het wegglijden van het armatuur en de ondersteuning wordt uitgeslotendetail oppervlakken. Tijdens de passage van trillingen door het werkstuk wordt energie gedissipeerd. Dit wordt geleverd door externe wrijving tussen de oppervlakken in de beginfase van het lassen en interne wrijving in het materiaal dat zich tussen de drager en het gereedschap bevindt na de vorming van het instelgebied. Dit verhoogt de temperatuur in het gewricht, waardoor het gemakkelijker te vervormen is.

Specifiek materiaalgedrag

Tangentiële verplaatsingen tussen de onderdelen en de spanningen die ze veroorzaken en werken samen met de compressie van de laskracht, zorgen voor lokalisatie van ernstige plastische vervorming in kleine volumes in de nabije oppervlaktelagen. Het hele proces gaat gepaard met slijpen en mechanische evacuatie van oxidefilms en andere verontreinigingen. Ultrasoon lassen vermindert de vloeigrens, waardoor plastische vervorming wordt vergemakkelijkt.

Procesfuncties

Ultrasoon lassen draagt bij aan de vorming van de noodzakelijke voorwaarden voor de verbinding. Dit wordt verzekerd door de mechanische trillingen van de transducer. Trillingsenergie creëert complexe schuif-, compressie- en rekspanningen. Plastische vervorming treedt op wanneer de elastische limieten van materialen worden overschreden. Het verkrijgen van een sterke verbinding wordt verzekerd door het vergroten van het directe contactoppervlak na de evacuatie van oppervlakteoxiden, organische en geadsorbeerde films.

Km gebruiken

Echografie wordt veel gebruikt op wetenschappelijk gebied. Met zijn hulp onderzoeken wetenschappers een aantal fysische eigenschappenstoffen en verschijnselen. In de industrie wordt ultrageluid gebruikt voor het ontvetten en reinigen van producten, het werken met moeilijk te verspanen materialen. Bovendien hebben fluctuaties een gunstige invloed op kristalliserende smelten. Echografie voorziet hen van ontgassing en korrelverfijning, waardoor de mechanische eigenschappen van gegoten materialen worden verbeterd. Trillingen dragen bij aan het wegnemen van restspanningen. Ze worden ook veel gebruikt om de snelheid van langzame chemische reacties te verhogen. Ultrasoon lassen kan voor verschillende doeleinden worden gebruikt. Trillingen kunnen een energiebron worden voor de vorming van naad- en puntverbindingen. Wanneer het smeltbad tijdens de kristallisatie wordt blootgesteld aan ultrageluid, worden de mechanische eigenschappen van de verbinding verbeterd door de verfijning van de lasstructuur en de intensieve verwijdering van gassen. Doordat trillingen actief vuil, kunstmatige en natuurlijke films verwijderen, is het mogelijk om onderdelen te verbinden met een geoxideerd, gelakt, etc. oppervlak. Echografie draagt bij aan de vermindering of eliminatie van zelfspanningen die optreden tijdens het lassen. Door trillingen is het mogelijk om de componenten van de structuur van de verbinding te stabiliseren. Dit maakt het op zijn beurt mogelijk om de mogelijkheid van spontane vervorming van structuren achteraf te voorkomen. Ultrasoon lassen wordt de laatste tijd steeds meer toegepast. Dit komt door de onbetwiste voordelen van deze verbindingsmethode in vergelijking met koude- en contactmethodes. In de micro-elektronica worden vooral vaak ultrasone trillingen gebruikt.

Veelbelovende richtingbeschouwd als ultrasoon lassen van polymere materialen. Sommigen van hen kunnen op geen enkele andere manier worden verbonden. Bij industriële ondernemingen wordt momenteel ultrasoon lassen van dunwandige aluminiumprofielen, folie, draad uitgevoerd. Deze methode is vooral effectief voor het verbinden van producten van verschillende grondstoffen. Ultrasoon lassen van aluminium wordt gebruikt bij de vervaardiging van huishoudelijke apparaten. Deze methode is effectief bij het splitsen van plaatgrondstoffen (nikkel, koper, legeringen). Ultrasoon lassen van kunststoffen heeft toepassing gevonden bij de productie van optische en fijnmechanische apparaten. Op dit moment zijn er machines gemaakt en in productie genomen om verschillende elementen van microschakelingen met elkaar te verbinden. Apparaten zijn uitgerust met automatische apparaten, waardoor de productiviteit aanzienlijk wordt verhoogd.

Amerikaanse macht

Ultrasoon lassen van kunststof zorgt voor een permanente verbinding door de gecombineerde werking van hoogfrequente mechanische trillingen en een relatief kleine drukkracht. Deze methode heeft veel gemeen met de koude methode. Het ultrasone vermogen dat door het medium kan worden overgedragen, is afhankelijk van de fysieke eigenschappen van het medium. Als de sterktegrenzen in de compressiezones worden overschreden, zal het vaste materiaal bezwijken. In vergelijkbare situaties treedt cavitatie op in vloeistoffen, vergezeld van het verschijnen van kleine belletjes en hun daaropvolgende ineenstorting. Samen met dit laatste proces ontstaat er lokale druk. Dit fenomeen wordt gebruikt bij het reinigen en verwerken van producten.

Apparaatknooppunten

Ultrasoon lassen van kunststof wordt uitgevoerd met behulp vanspeciale machines. Ze bevatten de volgende knooppunten:

1. Voeding.
2. Trillend mechanisch systeem.
3. Besturingsapparatuur.
4. Drukaandrijving.

Het oscillerende systeem wordt gebruikt om elektriciteit om te zetten in mechanische energie voor de daaropvolgende transmissie naar het verbindingsgedeelte, het te concentreren en de vereiste waarde van de emittersnelheid te verkrijgen. Dit knooppunt bevat:

1. Elektromechanische transducer met wikkelingen. Het is ingesloten in een metalen behuizing en gekoeld door water.
2. Elastische oscillatietransformator.
3. Lastip.
4. Ondersteuning met drukmechanisme.

Het systeem wordt vastgezet met een membraan. Ultrasone straling treedt alleen op op het moment van lassen. Het proces vindt plaats onder invloed van trillingen, druk die haaks op het oppervlak wordt uitgeoefend en het thermische effect.

Methodemogelijkheden

Ultrasoon lassen is het meest effectief voor plastic grondstoffen. Producten van koper, nikkel, goud, zilver etc. kunnen onderling en met andere low-plastic producten worden gecombineerd. Naarmate de hardheid toeneemt, verslechtert de ultrasone lasbaarheid. Vuurvaste producten gemaakt van wolfraam, niobium, zirkonium, tantaal, molybdeen worden effectief verbonden met behulp van echografie. Ultrasoon lassen van polymeren wordt als een relatief nieuwe methode beschouwd. Dergelijke producten kunnen ook zowel met elkaar als met andere vaste delen worden verbonden. Wat betreft het metaal, het kan worden gecombineerd met:glas, halfgeleiders, keramiek. Je kunt ook blanco's door een tussenlaag binden. Zo worden staalproducten aan elkaar gelast door middel van aluminium kunststof. Door het korte verblijf onder verhoogde temperatuur wordt een hoogwaardige verbinding van ongelijksoortige producten verkregen. De eigenschappen van grondstoffen zijn onderhevig aan kleine wijzigingen. De afwezigheid van vreemde onzuiverheden is een van de voordelen van ultrasoon lassen. Ook schadelijke factoren voor de mens ontbreken. Bij aansluiting ontstaan gunstige hygiënische omstandigheden. De bindingen van de producten zijn chemisch homogeen.

Verbindingsfuncties

Metaallassen wordt in de regel overlappend uitgevoerd. Tegelijkertijd worden verschillende ontwerpelementen toegevoegd. Lassen kan worden uitgevoerd door punten (een of meer), een doorlopende naad of in een gesloten cirkel. In sommige gevallen wordt tijdens de voorlopige vorming van het uiteinde van de draadplano een T-verbinding gemaakt met het vlak. Het is mogelijk om meerdere materialen tegelijk ultrasoon te lassen (pakket).

Deeldikte

Het wordt beperkt door de bovengrens. Met een toename van de dikte van het metalen werkstuk, is het noodzakelijk om oscillaties met een grotere amplitude toe te passen. Dit compenseert het energieverlies. Een toename van de amplitude is op zijn beurt mogelijk tot een bepaalde grens. Beperkingen houden verband met de kans op vermoeiingsscheuren, grote deuken van het gereedschap. In dergelijke gevallen moet men evalueren hoeultrasoon lassen zou geschikt zijn. In de praktijk wordt de methode gebruikt voor productdiktes van 3…4 µm tot 05…1 mm. Lassen kan ook worden gebruikt voor onderdelen met een diameter van 0,01 … 05 mm. De dikte van het tweede product kan aanzienlijk groter zijn dan het eerste.

Mogelijke problemen

Bij het toepassen van de ultrasone lasmethode moet rekening worden gehouden met de kans op vermoeiingsbreuk van bestaande verbindingen in producten. Tijdens het proces kunnen de werkstukken ten opzichte van elkaar draaien. Zoals hierboven vermeld, blijven deuken op het oppervlak van het materiaal van het gereedschap. Het apparaat zelf heeft een beperkte levensduur vanwege de erosie van het werkvlak. Op sommige punten is het materiaal van het product aan het gereedschap gelast. Dit leidt tot slijtage aan het apparaat. Reparatie van apparatuur gaat gepaard met een aantal problemen. Ze houden verband met het feit dat het gereedschap zelf fungeert als een onderdeel van een niet-scheidbaar ontwerp met één eenheid, waarvan de configuratie en afmetingen precies zijn ontworpen voor de werkfrequentie.

Productvoorbereiding en modusparameters

Alvorens ultrasoon lassen uit te voeren, is het niet nodig om complexe maatregelen uit te voeren met het oppervlak van de onderdelen. Indien gewenst kunt u de stabiliteit van de kwaliteit van de verbinding verhogen. Om dit te doen, is het raadzaam om het product alleen met een oplosmiddel te ontvetten. Voor het verbinden van ductiele metalen wordt een cyclus met een pulsvertraging ten opzichte van het begin van ultrageluid als optimaal beschouwd. Bij een relatief hoge hardheid van het product is het aan te raden even te wachten op een lichte verwarming alvorens de echografie aan te zetten.

Laspatronen

Er zijn er meerdere. Technologische schema's van ultrasoon lassen verschillen in de aard van gereedschapsoscillaties. Ze kunnen torsie, buigen, longitudinaal zijn. Ook worden schema's onderscheiden afhankelijk van de ruimtelijke positie van het apparaat ten opzichte van het oppervlak van het gelaste onderdeel, evenals van de methode voor het overbrengen van drukkrachten op de producten en de ontwerpkenmerken van het steunelement. Voor contour-, naad- en puntverbindingen worden varianten met buig- en langstrillingen gebruikt. Ultrasone werking kan gecombineerd worden met lokale gepulseerde verwarming van onderdelen uit een aparte warmtebron. In dat geval zijn een aantal voordelen te behalen. Allereerst kunt u de amplitude van oscillaties verminderen, evenals de sterkte en tijd van hun transmissie. De energie-eigenschappen van de thermische puls en de periode van superpositie op ultrageluid fungeren als aanvullende parameters van het proces.

Thermisch effect

Ultrasoon lassen gaat gepaard met een verhoging van de temperatuur bij de verbinding. Het verschijnen van warmte wordt veroorzaakt door het optreden van wrijving op de oppervlakken van de contactproducten, evenals door plastische vervormingen. Ze begeleiden in feite de vorming van een lasverbinding. De temperatuur bij het contactgebied zal afhangen van de sterkteparameters. De belangrijkste is de mate van hardheid van het materiaal. Daarnaast zijn de thermofysische eigenschappen van groot belang: thermische geleidbaarheid en warmtecapaciteit. De geselecteerde lasmodus is ook van invloed op het temperatuurniveau. Zoals de praktijk laat zien, is het optredende thermische effect niet bepalend. hetis te wijten aan het feit dat de maximale sterkte van de verbindingen in de producten wordt bereikt voordat de temperatuur tot het grensniveau stijgt. Het is mogelijk om de duur van de overdracht van ultrasone trillingen te verminderen door de onderdelen voor te verwarmen. Dit zal ook de sterkte van de verbinding vergroten.

Conclusie

Ultrasoon lassen is momenteel een onmisbare methode voor het verbinden van onderdelen in sommige industrieën. Deze methode is vooral wijdverbreid in de micro-elektronica. Met echografie kunt u een verscheidenheid aan plastic en harde materialen aansluiten. Tegenwoordig wordt er actief wetenschappelijk werk verricht om lasgereedschappen en -technologieën te verbeteren.