Inställning för ultraljudsvetsning (med diagram)
Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om inställningen för ultraljudssvetsning med hjälp av ett diagram.
Vid ultraljudsvetsning, uppfunnad 1938, tillverkas en metallspets som vibrerar vid ultraljudsfrekvensen (dvs. vibrationer som producerar ljud utöver det mänskliga hörselns intervall) för att sammanfoga en tunn bit till ett tjockare stycke som stöds på ett mothåll. Den frekvens som används är huvudsakligen omkring 20 kHz, men högre frekvenser upp till 60 kHz har enligt uppgift använts. Ju högre frekvensen av vibrationer högre är den hastighet vid vilken energi överförs.
Ultraljudsvetsutrustning består av två huvuddelar, nämligen en strömkälla och en transduktor. Strömkällan omvandlar strömförsörjningen 50 Hz till en högfrekvent elektrisk kraft och som omvandlas av omvandlaren till magnetflöde och sedan den kinetiska rörelsen som förstärks genom en hastighetstransformator. Schematiskt diagram för inställningen visas i figur 2.36.
Ultraljudssvetsomvandlarna är av två typer, nämligen piezoelektriska kristaller och magnetostriktiva, sistnämnda består av lamineringar av nickel eller nickellegering som expanderar och sammandrags i takt med vibrationer från förstärkaren på grund av deformering av nickel vid uppvärmning.
Givaren och den hornformade hastighetstransformatorn bildar en enhet som kallas sonotrode. Spetsen på hastighetstransformatorn som används för svetsning är tillverkad av höghastighetsstål (stål innehållande 14-22% volfram och 4% krom) eller Nimonic legering och är formad till en sfärisk kontur med 75 mm radie. Dessa tips är lödda eller svetsade till hornet.
Hastighetstransformatorn är tillverkad av lågt förlust, höghållfast metall som titan och är formad för att uppnå önskad frekvens baserat på förhållandet f = λE, var / är vibrationsfrekvensen, A våglängden och E-elasticitetsmodulen hos horn material. Eftersom svetsspetsen måste vara en antinode måste längden av hornet vara i flera av A / 2 och vilket stöd som helst måste vara vid nodpunkterna på A 4. En vibrator kan således endast arbeta vid en bestämd frekvens.
Arbetet som ska svetsas placeras under sonotrode-spetsen i lap-sammansättning och stöds på ett mothåll. Kraft appliceras på sonotrode-spetsen med hjälp av pneumatisk, hydraulisk eller en fjäderaktiverad enhet. Denna inställning kan användas för fläckar och svetsar. För att skapa en ringformig ultraljudsvetsning eller ringtyp appliceras kraften tangentiellt på en cylindrisk spets för att ge vridningsvibrationen mot svetsspetsen.
På grund av ultraljudsvibrationerna bryts oxidskiktet över metallen och en ren metall till metallkontakt uppnås. Temperaturen vid gränssnittet stiger till mellan 35 och 50% av metallens absoluta smältpunktstemperatur och sålunda uppnås en fast-tillståndsvetsning.
Svetsstyrkan är 65 till 100% av basmetallstyrkan. Processen är snabb och svetsning med svamp med en hastighet upp till 10 m / min har rapporterats. Den energi som krävs (E) för ultraljudsvetsning beror på tjockleken (t) och hårdheten (h) hos materialet som ska svetsas och kan beräknas utifrån följande förhållande.
E = Kt 3/2 h 3/2
Med tillräcklig effekt kan en punktsvetsning göras på mindre än en sekund men maximal tjocklek på det tunnare stycket får inte överstiga 3 mm.
Ultraljudsvetsning kan användas för svetsning av tunna och tjocka delar samt för svetsning av olika metallkombinationer som aluminium till stål, aluminium till volfram, aluminium till molybden, nickel till mässing etc. De viktigaste användarna av processen är halvledare, mikro -krets och elektriska kontaktindustrier. Den används också av fordonsindustrin och flygindustrin.
Typiska tillämpningar av processen innefattar tillverkning av små motorarmaturer, anslutningar av aluminium och guldledningar till transistorer och dioder, luckor för helikoptrar, olika metallfogar i solfångare. Den unika tillämpningen av processen är emellertid svetsning av behållare av sprängämnen som nitroglycerin, pyroteknik (brandverk) och reaktiva kemikalier.
