Технологія ультразвукового зварювання.

24.09.2015

УЗС ТЕРМОПЛАСТИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ.

УЗС — це найбільш ефективний і перспективний спосіб з’єднання різних виробів із жорстких і м’яких термопластичних матеріалів.

Конкретними прикладами виробів з жорстких термопластичних матеріалів, зварених з допомогою УЗС є:

  • різні корпуси для електронних і електротехнічних пристроїв-пультів дистанційного керування
  • світловідбивачів автотранспорту
  • акумуляторных банок, прасок
  • прохідні паливні фільтри і забірні
  • іграшки, поплавці
  • фільтри для очищення води
  • трубопроводи сантехніки
  • арматура для опорядження кутів укосів і стін
  • георешітки
  • рекламні бокси та муляжі
  • панелі і бампери автомобілів.

В якості прикладів виробів з м’яких термопластичних матеріалів можна назвати:

  • одяг із синтетичних тканин
    • медичні халати
    • пов’язки
    • бахіли
    • чіпці
    • накидки
    • плащі
  • різні тенти
  • намети
  • респіратори
  • тара і елементи упаковки
  • ремені безпеки
  • транспортерні стрічки
  • обшивання салонів транспорту
  • елементи натяжних стель
  • водні і повітряні фільтри

При УЗС термопластичних коливань використовують, переважно, коливання спрямовані нормально до зварюваних поверхонь. Так само по нормалі направлено і зварювальне зусилля, що прикладається до виробів, для забезпечення надійного акустичного контакту і введення необхідної кількості енергії в зону УЗ зварювання. Після створення необхідного, для ультразвукового зварювання тиску, включають УЗ генератор і подають на зварювальну систему електричну енергію УЗ частоти. Корисна частина випромінюваної системою акустичної енергії поширюючись по зварюваних деталей виробу, виділиться на межі розділу двох середовищ — місці зіткнення деталей один з одним. Відбудеться місцевий розігрів деталей, взаємна дифузія матеріалів деталей під дією статичного зварювального зусилля і в кінцевому рахунку. Утворення зварного з’єднання. Після цього генератор вимикають, а вироби. як правило, ще деякий час, протягом якого остаточно формується зварне з’єднання, витримують під заданим статичним тиском.

Тверді і м’які матеріали з’єднують в ближній, до зварювального інструменту, зоні — за схемою контактного зварювання, А тверді полімери можна з’єднувати і за передавальним схемою. Передатної називають УЗ зварювання, здійснювану через значну довжину матеріалу. Ультразвукова зварка в цьому випадку відбувається на відстані(до 4?8 см) від місця введення УЗ енергії.

Розглянуті способи зварювання відносять до пресовим способів, які залежно від форми і розмірів випромінюваної поверхні зварювальної системи, підрозділяють на точкову і контурну зварювання.

Розміри контуру зварного шва зазвичай не перевищують чверті довжини хвилі в матеріалі зварювального хвилеводу, але при необхідності можна досягти і великих розмірів, для чого необхідно розробляти спеціальні длинноконтурные хвилеводи.

Для отримання зварних швів ще більшої довжини, ця проблема особливо гостро стоїть при зварюванні м’яких матеріалів, застосовують шовную зварювання, при якій здійснюють відносне переміщення, або зварювальної системи по відношенню до зварюваних матеріалів, або матеріалів по відношенню до системи.

Основними параметрами ультразвукової зварки є:

  • амплітуда коливальної швидкості
  • зварювальне зусилля
  • час зварювання
  • швидкість зварювання (для шовного зварювання)

Для досягнення високої якості УЗ зварювання для кожної пари матеріалів існує певне співвідношення цих параметрів, що залежить від фізико-хімічних властивостей і параметрів цих матеріалів, таких як величина механічного сегмента, температура плавлення, опір акустичних втрат, площа зварювання товщина деталей і т.д.

в порівнянні з традиційними видами, УЗС володіє рядом істотних переваг, таких як:

  • можливістю з’єднання деталей з твердих пластмас на відстані від місця введення ультразвукової енергії
  • можливістю запровадження ефективної автоматизаци і управління параметрами технологічного процесу
  • відсутністю шкідливих для людини розчинників
  • винятком витрат на з’єднувальні матеріали (клей, розчинник, нитки) використовуваних при традиційних методах
  • підвищенням продуктивності праці, за рахунок виключення операцій з сполучними матеріалами
  • можливістю суміщення операцій, наприклад, одночасного зварювання і різання, зварювання і нанесення малюнка

УЛЬТРАЗВУКОВА ЗВАРКА МЕТАЛІВ

Конкретними прикладами застосування ультразвукового зварювання металів є зварювання тонких елементів різнотовщинних деталей, виконаних з однорідних і різнорідних металів.

  • алюмінієвих електролітичних конденсаторів
  • висновків трансформаторів і дроселів
  • електронних приладів
  • радіаторів для теплових і електронних приладів
  • тари, виготовленої з фольги, елементів іграшок і т.п.

Основними областями застосування є:

  • автомобільна промисловості
  • авіаційна промисловості
  • електронна промисловості
  • електротехнічна промисловості

При ультразвукової зварюванні металів зварювальний наконечник здійснює коливання направлені уздовж зварюваних поверхонь. Зварювальне зусилля, створюване за допомогою приводу, наприклад, пневматичної, забезпечує надійний акустичний контакт між верхньою деталлю і наконечником. Відносне переміщення деталей між собою під дією зварювального зусилля призводить до виникнення сили тертя. За рахунок цієї сили відбувається спочатку вигладжування основних нерівностей металів в зоні контакту, освіта вузлів схоплювання, в яких стираються поверхневі плівки і під дією температури і великих тисків утворюються металеві зв’язки. При ультразвукової зварюванні металів можлива як точкова так і шовна зварювання.

Основними параметрами ультразвукової зварки металу є:

  • амплітуда коливальної швидкості
  • зварювальне зусилля
  • час зварювання
  • швидкість зварювання (для шовного зварювання)

Для досягнення високої якості УЗ зварювання для кожної пари металів існує певне співвідношення цих параметрів, що залежить від фізико-хімічних властивостей і параметрів матеріалів, таких, стан поверхні зварюваних деталей, площа зварювання, температура плавлення і опір акустичних втрат, товщина і т.д. Значний вплив на якість ультразвукового зварювання роблять, так само матеріал і форма зварювального наконечника.

Можливості ультразвукового зварювання металів — унікальні, оскільки вона дозволяє в порівнянні з традиційними, створювати з’єднання різнотовщинних однорідних і різнорідних металів без розплавлення і зняття поверхневих окисних плівок. Ультразвукове зварювання відбувається при низьких температурах, що забезпечує екологічну чистоту процесу.

Істотним обмеженням у застосуванні УЗС металів є те, що товщина деталі, що зварюється знаходиться безпосередньо під інструментом повинна мати дуже малу величину.

Джерела інформації:

  1. «Зварювання пластмас ультразвуком.» Волков С. С. Черняк Б. Я. М. Хімія,1986.254 с.
  2. «Ультразвукове зварювання при виготовленні одягу: Монографія» Клеткін І. Д. Гачків Н.В. Морєва Р. Ф. та ін; Під ред В. П. Полухина.- М. Легка індустрія, 1979.-336с.
  3. Тинний А. Н. Тарноруцкий В. К. — Львів: Вища школа. Вид-во при Львів. ун-ті, 1979.-175с.
  4. «Один з показників, що характеризують зварюваність полімерів ультразвуком» Смирнов. А. С. Інформ. Матеріали координаційного центру країн — членів РЕВ. Київ, 1977.Вип.1.с.43-45.
  5. «Ультразвукове зварювання пластмас і металів.» Холопів Ю. В. — Л. «Машинобудування».Ленингр. отд-ня, 1988 р. 224с.
  6. «Ультразвукове зварювання.» Сілін Л. Л. БаландинГ.Ф. КоганМ.Р. М.,Машгіз,1962.
  7. «Ультразвукове мікрозварювання.» Колешко В. М. Мінськ: Наука і техніка, 1977,456 с.
  8. «Ультразвукові машини для шовного зварювання м’яких термопластичних матеріалів.» Петушко В. В. — Промисловий каталог №11, 30 березня, Москва, ИнформЭлектро. 1998.
  9. «Ультразвукові машини для пресової зварювання м’яких термопластичних матеріалів.» Петушко В. В. — Промисловий каталог №11.30.04-99, Москва, ИнформЭлектро. 1999.
  10. «Ультразвукові машини для пресової зварювання жорстких термопластичних матеріалів.» Петушко В. В. — Промисловий каталог №11.30.06-99, Москва, ИнформЭлектро. 1999.

Короткий опис статті: зварювання пластмас

Джерело: Технологія ультразвукового зварювання.

Також ви можете прочитати