Principiul sudării metalelor cu ultrasunete și aplicațiile sale comune

Principiul sudării metalelor cu ultrasunete și aplicațiile sale comune

Fiind o altă metodă emergentă de sudare cu ultrasunete după tehnologia de sudare cu ultrasunete a plasticului-sudarea metalelor cu ultrasunete, are avantaje că alte metode de sudare nu se pot potrivi în sudarea acelorași și a metalelor diferite. Sudarea metalelor cu ultrasunete nu necesită flux și sursă de încălzire externă, nu se deformează din cauza căldurii, nu are stres rezidual și nu necesită un tratament pre-sudare ridicat pe suprafața sudurii. Nu numai că poate suda același tip de metal, dar poate îndeplini și cerințe mai mari de sudare pentru metale diferite și poate suda foi subțiri sau fire subțiri pe plăci groase. Sudarea cu ultrasunete a conductoarelor bune consumă mult mai puțină energie decât sudarea curentă. Lipirea cu ultrasunete este o aplicație de putere redusă a sudării metalelor cu ultrasunete și este adesea folosită pentru sudarea tranzistoarelor sau a cablurilor de circuit integrat. Când este utilizat pentru etanșarea sudării medicamentelor și a materialelor explozive, poate evita poluarea medicamentelor cauzată de substanțele dizolvate în metoda generală de sudare și nu va provoca o explozie din cauza căldurii sau scânteilor. Sudarea cu ultrasunete a metalelor are multe avantaje, cum ar fi viteza rapidă, economisirea energiei, rezistență mare de aderență, conductivitate electrică bună, fără scântei și procesare în stare solidă.

Sudarea metalelor cu ultrasunete a fost descoperită întâmplător în anii 1830. La acel moment, în timpul curentului electrod de sudare în puncte plus testul de vibrație cu ultrasunete, s-a constatat că poate fi sudat fără curent, așa că a fost dezvoltată tehnologia de sudare cu ultrasunete a metalului la rece.

Principiul sudării metalelor cu ultrasunete:

Procesul de sudare cu ultrasunete a metalelor este în principal pentru vibrația mecanică de înaltă frecvență între interfața piesei de prelucrat care urmează să fie sudată sub acțiunea presiunii de sudare, care generează forță de forfecare și generează căldură în timpul procesului de frecare, care induce deformare plastică, astfel încât piesa de prelucrat realizează o conexiune în fază solidă. stat. Principiul sudării metalelor cu ultrasunete este prezentat în Figura 1. Generatorul de ultrasunete transformă curentul de frecvență de putere de 50 Hz într-un curent de rezonanță de 16-80 kHz, transferă curentul de rezonanță la traductorul ultrasonic prin efectul piezoelectric invers, îl transformă în energie mecanică elastică , apoi amplifică amplitudinea prin corn și, în final, energia de vibrație elastică este transferată de la sonotrodul superior la piesa de prelucrat. Sistemul acustic este un întreg compus din traductor, claxon, sonotrod superior și mecanism de prindere. Când sistemul funcționează, frecvența curentului oscilant din generator este în concordanță cu frecvența naturală a sistemului acustic, iar întregul sistem este în rezonanță. În timpul aplicării presiunii piesei de prelucrat, aceasta transmite și energie de vibrație elastică, care este în cele din urmă transformată în lucru de frecare, energie de deformare și energie termică între piesele de prelucrat superioare și inferioare, ceea ce o poate face să ajungă la starea de sudare într-un timp scurt.

Avantajele sudării metalelor cu ultrasunete:

Sudarea metalelor cu ultrasunete este o tehnologie nou-nouță, iar cercetarea și aplicarea acesteia sunt încă în stadiu de dezvoltare, dar nu există nicio îndoială că este superioară tehnologiei tradiționale de sudare în multe aspecte, în special după cum urmează.

1. Presiune scăzută și consum redus de energie

Cel mai mare avantaj al sudării metalelor cu ultrasunete, diferită de sudarea tradițională, este presiunea scăzută și consumul redus de energie, ceea ce economisește costurile de energie într-o mare măsură și poate, de asemenea, să sudeze împreună diferite tipuri de materiale metalice, depășind limitările tehnice originale. Blocajul sudurii diferite ale metalelor nu poate fi realizat. În plus, în procesul de prototipare rapidă a pieselor metalice, unele dispozitive funcționale pot fi încorporate pentru a realiza materiale compozite inteligente cu matrice metalică, care nu pot fi realizate prin tehnologia tradițională de sudare.

2. Viteză mare și stabilitate ridicată

Sudarea metalelor cu ultrasunete poate asigura creșterea vitezei de sudare prin utilizarea sudării în puncte și a sudării continue. Nu numai că poate suda materiale cu proprietăți fizice diferite, ci se poate aplica și la diferența mare de grosime și grosime care nu poate fi realizată prin alte tehnologii și între foile metalice multistrat. Sudare. Datorită rezistenței sale foarte mari ale îmbinării de lipit, are o stabilitate bună.

3. Procedura simplă și precizie ridicată

Tehnologia de sudare cu ultrasunete a metalelor poate garanta calitatea produsului sudat printr-o procedură simplă în timpul procesului de sudare. Simplitatea procedurii se reflectă în următoarele puncte: În primul rând, nu trebuie să folosească răcirea cu apă și protecția cu gaz și elimină necesitatea sudării produselor finite. proces de tratament de deîncălzire; în al doilea rând, nu se folosește nicio tijă de sudură, iar metalul sudat nu este încălzit direct, reducând pierderile de energie și evitând problemele de încălzire; în cele din urmă, nu este nevoie să adăugați flux, eliminând necesitatea curățării ulterioare și a protecției mediului a produsului finit. Sudarea metalelor cu ultrasunete folosește, de asemenea, un circuit electronic de putere, care poate realiza sudare de înaltă densitate prin control electric.

Aplicarea sudurii metalelor cu ultrasunete:

În prezent, sudarea cu ultrasunete a metalelor are patru aplicații principale: sudarea prin puncte, sudarea cusăturii, cablarea firelor și etanșarea tuburilor, care sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii, cum ar fi automobile, refrigerare, energie solară, baterii și electronice.

În prezent, aplicațiile specifice ale sudării metalelor cu ultrasunete includ în principal:

1. Sudarea electrozilor pozitivi și negativi multistrat ai bateriei de alimentare; sudarea plaselor de nichel și a foii de nichel a bateriei nichel-hidrogen;

2. Sudarea foliei de cupru și a foii de nichel a bateriei cu litiu și a bateriei polimer; sudarea foliei de aluminiu și a tablei de aluminiu; sudarea tablei de aluminiu si a tablei de nichel;

3. Cabluri auto; formarea sârmei; sudare reciprocă a sârmei; fire multiple sunt sudate reciproc pentru a forma un nod de sârmă; firele de conversie a firelor de cupru și aluminiu, cablurile și diverse componente electronice, contacte, conectori și terminale sunt sudate;

4. Celule solare, panouri solare plate absorbante de căldură, sudare cu rulouri de țevi compozite aluminiu-plastic, îmbinare cu plăci de cupru și aluminiu;

5. Sudarea contactelor cu curent ridicat, a contactelor și a foilor metalice diferite, cum ar fi întrerupătoarele electromagnetice și întrerupătoarele fără siguranțe;

6. Etanșarea țevilor de cupru din frigidere, aparate de aer condiționat și alte industrii; sudarea țevilor de cupru și aluminiu pentru dispozitive de vid etc.

Sudarea metalelor cu ultrasunete este o tehnologie specială de procesare emergentă, este superioară tehnologiei tradiționale de sudare în multe aspecte și are o gamă largă de aplicații în diverse domenii. Această tehnologie avansată de sudare nu este doar o manifestare importantă a progresului științific și tehnologic, ci și o contribuție majoră la dezvoltarea societății umane.