Opsætning til ultralydssvejsning (med diagram)
Efter at have læst denne artikel vil du lære om opsætningen til ultralydssvejsning ved hjælp af et diagram.
Ved ultralydssvejsning, opfundet i 1938, er en metallisk spids vibrerende ved ultralydsfrekvensen (dvs. vibrationerne, som producerer lyd ud over den menneskelige hørelses rækkevidde) lavet til at forbinde et tyndt stykke til et tykkere stykke støttet på en ambolt. Den anvendte frekvens er hovedsagelig omkring 20 KHz, selvom højere frekvenser op til 60 KHz angiveligt er blevet brugt. Højere hyppigheden af vibrationer højere er den hastighed, hvormed energi overføres.
Ultrasonsvejsningsudstyr består af to hoveddele, nemlig en strømkilde og en transducer. Strømkilden konverterer 50 Hz strømforsyningen til en højfrekvent elektrisk strøm, og som omdannes af transduceren til magnetisk flux og derefter den kinetiske bevægelse, der forstærkes gennem en hastighedstransformator. Skematisk diagram for opsætningen er vist i figur 2.36.
Ultralydssvejsetransducerne er af to typer, nemlig piezoelektriske krystaller og magnetostriktiv, sidstnævnte består af lamineringer af nikkel eller nikkellegering, som ekspanderer og kontraheres i takt med vibrationer fra forstærkeren som følge af deformation af nikkel ved opvarmning.
Transduceren og den hornformede hastighedstransformator danner en enhed kaldet sonotrode. Spidsen af hastighedstransformatoren, der anvendes til svejsning, er lavet af højhastighedstål (stål indeholdende 14 til 22% wolfram og 4% chrom) eller Nimonic legering og er formet til en sfærisk kontur med 75 mm radius. Disse tips er loddet eller svejset til hornet.
Hastighedstransformatoren er lavet af lavtablet, højstyrket metal som titanium og er formet for at opnå den ønskede frekvens baseret på forholdet f = λE, hvor / er vibrationsfrekvensen, λ bølgelængden og E-modulet for elasticitet af horn materiale. Da svejsepidsen skal være en antinode, skal længden af hornet være i flere af λ / 2, og enhver understøtning skal være ved knudepunkter på λ 4. En vibrator kan således kun fungere ved en bestemt frekvens.
Arbejdet, der skal svejses, placeres under sonotrode-spidsen i omløbsformation og understøttes på en ambolt. Kraft påføres på sonotrodespidsen ved hjælp af pneumatisk, hydraulisk eller fjederaktiveret enhed. Denne opsætning kan bruges til spot- og scam-svejsninger. For at lave en ringformet ultralydssvejse eller ringtype, påføres kraften tangentielt på en cylindrisk spids for at give vridningsvibrationer til svejsepidsen.
På grund af ultralydsvibrationerne brydes oxidlaget over metallet, og der opnås en ren kontakt mellem metal og metal. Temperaturen ved grænsefladen stiger til mellem 35 og 50% af metalets absolutte smeltepunktstemperatur, og således opnås en solid-state-svejsning.
Styrken af svejsningen er 65 til 100% af basemetalstyrken. Processen er hurtig og svindel svejsning med en hastighed på op til 10 m / min er blevet rapporteret. Den krævede energi (E) til ultralydssvejsningsenhed afhænger af tykkelsen (t) og hårdheden (h) af materialet, der skal svejses, og kan beregnes ud fra følgende forhold.
E = Kt 3/2 h 3/2
Med tilstrækkelig effekt kan en pletsvejsning laves på mindre end et sekund, men den maksimale tykkelse af det tyndere stykke må ikke overstige 3 mm.
Ultrasonisk svejsning kan bruges til svejsning af tynde til tykke dele såvel som til svejsning af forskellige metalkombinationer som aluminium til stål, aluminium til wolfram, aluminium til molybdæn, nikkel til messing osv. De vigtigste brugere af processen er halvleder, mikro -kredsløb og elektriske kontaktindustrier. Den bruges også af bilindustrien og flyindustrien.
Typiske anvendelser af processen omfatter fremstilling af små motorarmaturer, aluminium og guldledningsforbindelser til transistorer og dioder, helikopteradgangsdøre, forskellige metalled i solfangere. Den unikke anvendelse af processen er imidlertid svejsning af beholdere af eksplosivstoffer som nitroglycerin, pyroteknik (brandværker) og reaktive kemikalier.
