10.2. Оборудование, применяемое при ультразвуковой сварке.

Сварку с помощью ультразвука осуществляют на специальных машинах, состоящих из источника генерации высокочастотных (ультразвуковых) электромагнитных колебаний, механической колебательной системы, аппаратуры управления сварочным циклом и привода сварочного усилия.

Преобразование электромагнитных колебаний в механические и введение последних в зону сварки обеспечивается в этих машинах механической колебательной системой. Типовые колебательные системы для ультразвуковой сварки приведены на рис. 10.1.

Основным звеном колебательных систем является преобразователь 1, который изготавливается из магнитострикционных или электро- стрикционных материалов (никель, перминдюр, титанат бария, ниобат свинца и д.р.). Преобразователь является источником механических колебаний. Волноводное звено 2 осуществляет передачу энергии к сварочному наконечнику и обеспечивает увеличение амплитуды колебаний по сравнению с амплитудой исходных волн преобразователя, а также трансформирует сопротивление нагрузки и концентрирует энергию в заданном участке свариваемых деталей 5. Акустическая развязка 3 от корпуса машины позволяет практически всю энергию механических колебаний трансформировать и концентрировать в зоне контакта. Сварочный наконечник 4 является согласующим волноводным звеном между нагрузкой и колебательной системой. Он определяет площадь и объем непосредственного воздействия источника ультразвуковых колебаний в зоне сварки.

Рис. 10.1. Схема типовых колебательных систем для ультразвуковой сварки металлов:

а – продольная; б – продольно-поперечная; в – продольно-вертикальная; г – крутильная.

В зависимости от формы сварочного наконечника колебательной системы УЗС металлов может быть точечной, шовной или кольцевой.

10.3. Технология ультразвуковой сварки.

Схема типового технологического процесса при ультразвуковой сварке металлов представляет собой комплекс последовательно выполняемых операций, основными из которых являются: подготовка свариваемых поверхностей, сборка узлов, прихватка, сварка и правка. Объем работ по каждой операции определяется особенностями изготовления конкретных изделий.

10.3.1. Подготовка поверхностей к сварке.

Влияние поверхностных пленок на прочность соединений, выполняемых ультразвуковой сваркой невелико, поэтому считается, что при ультразвуковой сварке металлов можно получать сварные соединения с высокими эксплуатационными характеристиками без предварительной обработки соединяемых поверхностей.

10.3.2. Выбор параметров режима сварки.

Основными технологическими параметрами режима ультразвуковой сварки металлов являются амплитуда колебаний сварочного наконечника , сварочное усилие и время сварки .

Амплитуда колебаний сварочного наконечника является важнейшим параметром режима сварки, влияющим на создание необходимых условий для удаления поверхностных пленок, нагрев, расположение и размеры зоны пластической деформации свариваемого металла. назначают в зависимости от наличия оксидной пленки и ее толщины, а также от свойств (предела текучести и твердости) и толщины свариваемого металла в пределах от 0,5 до 50 мкм.

Сварочное усилие обеспечивает передачу ультразвуковых колебаний и вызывает пластическую деформацию металла в зоне соединения. С увеличением предела текучести, твердости и толщины свариваемого металла величина растет. При соединении элементов микросхем и полупроводников приборов составляет десятые доли ньютона, а при сварке относительно толстых листов превышает 10⁴ Н.

Время сварки зависит от свойств и толщины свариваемого металла и устанавливается в пределах 0,1 – 4 с.

Контрольные вопросы: