Pengelasan plastik ultrasonik, plastik, logam, bahan polimer, profil aluminium. Pengelasan ultrasonik: teknologi, faktor berbahaya

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Pengelasan ultrasonik logam adalah proses di mana sambungan permanen diperoleh dalam fase padat. Pembentukan area remaja (di mana ikatan terbentuk) dan kontak di antara mereka terjadi di bawah pengaruh alat khusus. Ini memberikan aksi bersama dari perpindahan tangensial bolak-balik relatif dari amplitudo kecil dan gaya normal tekan pada blanko. Mari kita lihat lebih dekat apa itu teknologi pengelasan ultrasonik.

Mekanisme koneksi

Perpindahan amplitudo rendah terjadi antara bagian dengan frekuensi ultrasonik. Karena mereka, kekasaran mikro pada permukaan bagian mengalami deformasi plastis. Pada saat yang sama, kontaminan dievakuasi dari zona koneksi. Getaran mekanis ultrasonik ditransmisikan ke lokasi pengelasan dari pahat di bagian luar benda kerja. Seluruh proses diatur sedemikian rupa untuk mengecualikan selip perlengkapan dan dukungan bersamapermukaan detail. Selama perjalanan getaran melalui benda kerja, energi dihamburkan. Ini disediakan oleh gesekan eksternal antara permukaan pada tahap awal pengelasan dan gesekan internal pada material yang terletak di antara penyangga dan pahat setelah pembentukan area pengaturan. Hal ini meningkatkan suhu pada sambungan, membuatnya lebih mudah untuk berubah bentuk.

Perilaku material tertentu

Perpindahan tangensial antara bagian-bagian dan tegangan yang ditimbulkannya dan bekerja bersama-sama dengan kompresi dari gaya pengelasan memberikan lokalisasi deformasi plastis yang parah dalam volume kecil di lapisan dekat permukaan. Seluruh proses disertai dengan penggilingan dan evakuasi mekanis film oksida dan kontaminan lainnya. Pengelasan ultrasonik mengurangi kekuatan luluh, sehingga memfasilitasi deformasi plastik.

Fitur Proses

Pengelasan ultrasonik berkontribusi pada pembentukan kondisi yang diperlukan untuk sambungan. Ini dipastikan oleh getaran mekanis transduser. Energi getaran menciptakan tegangan geser, kompresi, dan regangan yang kompleks. Deformasi plastis terjadi ketika batas elastis bahan terlampaui. Mendapatkan koneksi yang kuat dipastikan dengan meningkatkan area kontak langsung setelah evakuasi oksida permukaan, film organik dan teradsorpsi.

Menggunakan KM

Ultrasound banyak digunakan dalam bidang ilmiah. Dengan bantuannya, para ilmuwan menyelidiki sejumlah sifat fisikzat dan fenomena. Dalam industri, ultrasound digunakan untuk produk degreasing dan pembersih, bekerja dengan material yang sulit dikerjakan dengan mesin. Selain itu, fluktuasi menguntungkan mempengaruhi kristalisasi meleleh. Ultrasound memberi mereka degassing dan penyempurnaan butir, meningkatkan sifat mekanik bahan cor. Getaran berkontribusi pada penghapusan tegangan sisa. Mereka juga banyak digunakan untuk meningkatkan laju reaksi kimia yang lambat. Pengelasan ultrasonik dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Getaran dapat menjadi sumber energi untuk pembentukan sambungan jahitan dan titik. Ketika kolam las terkena ultrasound selama kristalisasi, sifat mekanik sambungan ditingkatkan karena penyempurnaan struktur las dan penghilangan gas secara intensif. Karena fakta bahwa getaran secara aktif menghilangkan kotoran, film buatan dan alami, dimungkinkan untuk menghubungkan bagian-bagian dengan permukaan yang teroksidasi, dipernis, dll. Ultrasound berkontribusi pada pengurangan atau penghapusan tekanan diri yang muncul selama pengelasan. Karena getaran, dimungkinkan untuk menstabilkan komponen struktur senyawa. Ini, pada gilirannya, memungkinkan untuk mencegah kemungkinan deformasi spontan struktur selanjutnya. Pengelasan ultrasonik baru-baru ini menjadi semakin banyak digunakan. Ini karena keuntungan yang tidak diragukan dari metode koneksi ini dibandingkan dengan metode dingin dan kontak. Terutama sering getaran ultrasonik digunakan dalam mikroelektronika.

Arah yang menjanjikandianggap pengelasan ultrasonik bahan polimer. Beberapa dari mereka tidak dapat dihubungkan dengan metode lain. Di perusahaan industri, pengelasan ultrasonik dari profil aluminium berdinding tipis, foil, kawat saat ini dilakukan. Metode ini sangat efektif untuk menggabungkan produk dari bahan baku yang berbeda. Pengelasan ultrasonik aluminium digunakan dalam pembuatan peralatan rumah tangga. Metode ini efektif untuk penyambungan bahan baku lembaran (nikel, tembaga, paduan). Pengelasan ultrasonik plastik telah menemukan aplikasi dalam produksi optik dan perangkat mekanika halus. Saat ini, mesin telah dibuat dan diperkenalkan ke dalam produksi untuk menghubungkan berbagai elemen sirkuit mikro. Perangkat dilengkapi dengan perangkat otomatis, sehingga produktivitas meningkat secara signifikan.

kekuatan AS

Pengelasan ultrasonik plastik memberikan sambungan permanen karena aksi gabungan dari getaran mekanis frekuensi tinggi dan gaya tekan yang relatif kecil. Metode ini memiliki banyak kesamaan dengan metode dingin. Kekuatan ultrasonik yang dapat ditransmisikan melalui media akan tergantung pada sifat fisik yang terakhir. Jika batas kekuatan di zona kompresi terlampaui, material padat akan runtuh. Dalam situasi serupa, kavitasi terjadi pada cairan, disertai dengan munculnya gelembung-gelembung kecil dan keruntuhannya selanjutnya. Bersamaan dengan proses yang terakhir, muncul tekanan-tekanan lokal. Fenomena ini digunakan dalam pembersihan dan pemrosesan produk.

Node perangkat

Pengelasan ultrasonik plastik dilakukan dengan menggunakanmesin khusus. Mereka berisi node berikut:

1. Power supply.
2. Sistem mekanik getaran.
3. Peralatan kontrol.
4. Tekanan drive.

Sistem osilasi digunakan untuk mengubah listrik menjadi energi mekanik untuk transmisi selanjutnya ke bagian sambungan, memusatkannya dan memperoleh nilai kecepatan emitor yang diperlukan. Node ini berisi:

1. Transduser elektromekanis dengan belitan. Itu tertutup dalam kotak logam dan didinginkan oleh air.
2. Transformator osilasi elastis.
3. Tips pengelasan.
4. Dukungan dengan mekanisme tekanan.

Sistem diperbaiki menggunakan diafragma. Radiasi ultrasonik hanya terjadi pada saat pengelasan. Proses terjadi di bawah pengaruh getaran, tekanan yang diterapkan pada sudut kanan ke permukaan, dan efek termal.

Kemampuan metode

Pengelasan ultrasonik paling efektif untuk bahan baku plastik. Produk yang terbuat dari tembaga, nikel, emas, perak, dll. dapat digabungkan satu sama lain dan dengan produk plastik rendah lainnya. Ketika kekerasan meningkat, kemampuan las ultrasonik memburuk. Produk tahan api yang terbuat dari tungsten, niobium, zirkonium, tantalum, molibdenum terhubung secara efektif dengan bantuan ultrasound. Pengelasan ultrasonik polimer dianggap sebagai metode yang relatif baru. Produk semacam itu juga dapat dihubungkan satu sama lain dan ke bagian padat lainnya. Adapun logam, dapat dikombinasikan dengankaca, semikonduktor, keramik. Anda juga dapat mengikat blanko melalui interlayer. Misalnya, produk baja dilas satu sama lain melalui plastik aluminium. Karena masa tinggal yang singkat di bawah suhu tinggi, koneksi berkualitas tinggi dari produk yang berbeda diperoleh. Sifat bahan baku dapat mengalami perubahan kecil. Tidak adanya pengotor asing adalah salah satu keuntungan yang dimiliki pengelasan ultrasonik. Faktor berbahaya bagi manusia juga tidak ada. Saat terhubung, kondisi higienis yang menguntungkan tercipta. Ikatan produk secara kimiawi homogen.

Fitur Koneksi

Pengelasan logam dilakukan, sebagai suatu peraturan, dengan cara yang tumpang tindih. Pada saat yang sama, berbagai elemen desain ditambahkan. Pengelasan dapat dilakukan dengan titik (satu atau lebih), jahitan kontinu atau dalam lingkaran tertutup. Dalam beberapa kasus, selama pembentukan awal ujung kawat kosong, sambungan tee dibuat dengan pesawat. Dimungkinkan untuk melakukan pengelasan ultrasonik dari beberapa bahan secara bersamaan (paket).

Ketebalan bagian

Dibatasi oleh batas atas. Dengan peningkatan ketebalan benda kerja logam, perlu untuk menerapkan osilasi dengan amplitudo yang lebih besar. Ini akan mengkompensasi hilangnya energi. Peningkatan amplitudo, pada gilirannya, dimungkinkan hingga batas tertentu. Keterbatasan terkait dengan kemungkinan retak lelah, penyok besar dari alat. Dalam kasus seperti itu, seseorang harus mengevaluasi bagaimanapengelasan ultrasonik akan sesuai. Dalam praktiknya, metode ini digunakan untuk ketebalan produk dari 3…4 m hingga 05…1 mm. Pengelasan juga dapat digunakan untuk bagian dengan diameter 0,01 … 05 mm. Ketebalan produk kedua mungkin jauh lebih besar dari yang pertama.

Kemungkinan masalah

Saat menerapkan metode pengelasan ultrasonik, perlu diperhitungkan kemungkinan kegagalan kelelahan sambungan yang ada pada produk. Selama proses, benda kerja dapat berubah relatif satu sama lain. Seperti disebutkan di atas, penyok tetap ada di permukaan material dari alat. Perangkat itu sendiri memiliki masa pakai yang terbatas, karena erosi bidang kerjanya. Di beberapa titik, bahan produk dilas ke alat. Hal ini menyebabkan keausan pada perangkat. Perbaikan peralatan disertai dengan sejumlah kesulitan. Mereka terkait dengan fakta bahwa alat itu sendiri bertindak sebagai elemen dari desain unit tunggal yang tidak dapat dipisahkan, konfigurasi dan dimensinya dirancang persis untuk frekuensi operasi.

Persiapan produk dan parameter mode

Sebelum melakukan pengelasan ultrasonik, tidak perlu melakukan tindakan rumit apa pun dengan permukaan bagian. Jika diinginkan, Anda dapat meningkatkan stabilitas kualitas koneksi. Untuk melakukan ini, disarankan hanya untuk menurunkan produk dengan pelarut. Untuk menggabungkan logam ulet, siklus dengan penundaan pulsa relatif terhadap awal ultrasound dianggap optimal. Dengan kekerasan produk yang relatif tinggi, disarankan untuk menunggu sedikit pemanasan sebelum menyalakan ultrasound.

Pola pengelasan

Ada beberapa dari mereka. Skema teknologi pengelasan ultrasonik berbeda dalam sifat osilasi alat. Mereka bisa torsional, lentur, memanjang. Juga, skema dibedakan tergantung pada posisi spasial perangkat relatif terhadap permukaan bagian yang dilas, serta pada metode mentransfer gaya tekan ke produk dan fitur desain elemen pendukung. Untuk koneksi kontur, jahitan dan titik, varian dengan getaran lentur dan longitudinal digunakan. Tindakan ultrasonik dapat dikombinasikan dengan pemanasan berdenyut lokal bagian dari sumber panas terpisah. Dalam hal ini, sejumlah keuntungan dapat dicapai. Pertama-tama, Anda dapat mengurangi amplitudo osilasi, serta kekuatan dan waktu transmisinya. Sifat energi dari pulsa termal dan periode superposisinya pada ultrasound bertindak sebagai parameter tambahan dari proses tersebut.

Efek termal

Pengelasan ultrasonik disertai dengan peningkatan suhu pada sambungan. Munculnya panas disebabkan oleh munculnya gesekan pada permukaan produk yang bersentuhan, serta oleh deformasi plastik. Mereka, pada kenyataannya, menyertai pembentukan sambungan las. Suhu di area kontak akan tergantung pada parameter kekuatan. Yang utama adalah tingkat kekerasan material. Selain itu, sifat termofisikanya sangat penting: konduktivitas termal dan kapasitas panas. Mode pengelasan yang dipilih juga mempengaruhi tingkat suhu. Seperti yang ditunjukkan oleh praktik, efek termal yang muncul tidak bertindak sebagai kondisi yang menentukan. diaadalah karena fakta bahwa kekuatan maksimum sambungan dalam produk dicapai sebelum suhu naik ke tingkat yang membatasi. Dimungkinkan untuk mengurangi durasi transmisi getaran ultrasonik dengan memanaskan bagian-bagiannya. Ini juga akan meningkatkan kekuatan koneksi.

Kesimpulan

Pengelasan ultrasonik saat ini merupakan metode penyambungan bagian yang sangat diperlukan di beberapa industri. Metode ini sangat luas dalam mikroelektronika. Ultrasound memungkinkan Anda untuk menghubungkan berbagai bahan plastik dan keras. Saat ini, karya ilmiah sedang aktif dilakukan untuk meningkatkan alat dan teknologi pengelasan.