لحام البلاستيك بالموجات فوق الصوتية ، والبلاستيك ، والمعادن ، والمواد البوليمرية ، وقطاعات الألومنيوم. اللحام بالموجات فوق الصوتية: التكنولوجيا ، العوامل الضارة

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

اللحام بالموجات فوق الصوتية للمعادن هو عملية يتم خلالها الحصول على مفصل دائم في المرحلة الصلبة. يحدث تكوين مناطق الأحداث (التي تتشكل فيها الروابط) والاتصال بينها تحت تأثير أداة خاصة. إنه يوفر عملًا مشتركًا للإزاحات العرضية النسبية المتناوبة للإشارة ذات السعة الصغيرة والقوة العادية الضاغطة على الفراغات. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ماهية تقنية اللحام بالموجات فوق الصوتية

آلية الاتصال

تحدث عمليات إزاحة منخفضة السعة بين الأجزاء ذات التردد فوق الصوتي. بسببهم ، تتعرض الأجزاء الدقيقة على سطح الأجزاء لتشوه البلاستيك. في نفس الوقت ، يتم إخلاء الملوثات من منطقة الاتصال. تنتقل الاهتزازات الميكانيكية بالموجات فوق الصوتية إلى موقع اللحام من الأداة الموجودة على الجزء الخارجي من قطعة العمل. يتم تنظيم العملية برمتها بطريقة تستبعد انزلاق التركيب والدعمأسطح التفاصيل. أثناء مرور الاهتزازات عبر قطعة العمل ، تتبدد الطاقة. يتم توفير ذلك من خلال الاحتكاك الخارجي بين الأسطح في المرحلة الأولية من اللحام والاحتكاك الداخلي في المادة الموجودة بين الدعامة والأداة بعد تشكيل منطقة الإعداد. هذا يرفع درجة حرارة المفصل مما يسهل تشوهه.

سلوك مادي معين

عمليات الإزاحة المماسية بين الأجزاء والضغوط التي تسببها وتتصرف جنبًا إلى جنب مع الضغط الناتج عن قوة اللحام توفر توطين التشوه البلاستيكي الشديد في أحجام صغيرة في الطبقات القريبة من السطح. العملية برمتها مصحوبة بالطحن والتفريغ الميكانيكي لأغشية الأكسيد وغيرها من الملوثات. يقلل اللحام بالموجات فوق الصوتية من قوة الخضوع ، وبالتالي يسهل تشوه البلاستيك.

ميزات العملية

يساهم اللحام بالموجات فوق الصوتية في تكوين الشروط اللازمة للاتصال. يتم ضمان ذلك من خلال الاهتزازات الميكانيكية للمحول. تنتج طاقة الاهتزازات إجهادات قص وضغط وضغط معقدة. يحدث تشوه البلاستيك عندما يتم تجاوز الحدود المرنة للمواد. يتم ضمان الحصول على اتصال قوي عن طريق زيادة مساحة الاتصال المباشر بعد تفريغ أكاسيد السطح والأغشية العضوية والممتزة.

باستخدام KM

تستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في المجال العلمي. بمساعدته ، يبحث العلماء في عدد من الخصائص الفيزيائيةالمواد والظواهر. في الصناعة ، تُستخدم الموجات فوق الصوتية لإزالة الشحوم وتنظيف المنتجات ، والعمل مع المواد التي يصعب تصنيعها بالماكينة. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر التقلبات بشكل إيجابي على ذوبان التبلور. تزودهم الموجات فوق الصوتية بإزالة الغازات وتنقية الحبوب ، مما يحسن الخواص الميكانيكية لمواد الصب. الاهتزازات تساهم في إزالة الضغوط المتبقية. كما أنها تستخدم على نطاق واسع لزيادة معدل التفاعلات الكيميائية البطيئة. يمكن استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية لأغراض مختلفة. يمكن أن تصبح الاهتزازات مصدرًا للطاقة لتشكيل مفاصل التماس والنقطة. عندما يتعرض حوض اللحام للموجات فوق الصوتية أثناء التبلور ، تتحسن الخواص الميكانيكية للمفصل بسبب صقل هيكل اللحام والإزالة المكثفة للغازات. نظرًا لحقيقة أن الاهتزازات تزيل الأوساخ والأغشية الاصطناعية والطبيعية بشكل فعال ، فمن الممكن توصيل الأجزاء بسطح مؤكسد ومطلي بالورنيش وما إلى ذلك. تساهم الموجات فوق الصوتية في تقليل أو التخلص من الضغوط الذاتية التي تظهر أثناء اللحام. بسبب الاهتزازات ، من الممكن تثبيت مكونات هيكل المركب. وهذا بدوره يجعل من الممكن منع احتمال حدوث تشوه تلقائي للهياكل لاحقًا. أصبح اللحام بالموجات فوق الصوتية مؤخرًا مستخدمًا على نطاق واسع. ويرجع ذلك إلى المزايا غير المشكوك فيها لطريقة الاتصال هذه مقارنةً بالطرق الباردة وطرق الاتصال. غالبًا ما تستخدم الاهتزازات فوق الصوتية في الإلكترونيات الدقيقة.

اتجاه واعديعتبر اللحام بالموجات فوق الصوتية للمواد البوليمرية. لا يمكن ربط بعضها بأي طريقة أخرى. في المؤسسات الصناعية ، يتم حاليًا إجراء اللحام بالموجات فوق الصوتية لمحات الألومنيوم رقيقة الجدران والرقائق والأسلاك. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص لربط المنتجات من المواد الخام غير المتشابهة. يستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية للألمنيوم في تصنيع الأجهزة المنزلية. هذه الطريقة فعالة عند لصق المواد الخام للصفائح (النيكل ، النحاس ، السبائك). وجد لحام البلاستيك بالموجات فوق الصوتية تطبيقًا في إنتاج البصريات وأجهزة الميكانيكا الدقيقة. في الوقت الحاضر ، تم إنشاء الآلات وإدخالها في الإنتاج لربط عناصر مختلفة من الدوائر الدقيقة. تم تجهيز الأجهزة بأجهزة آلية ، مما أدى إلى زيادة الإنتاجية بشكل كبير.

القوة الأمريكية

يوفر اللحام بالموجات فوق الصوتية للبلاستيك اتصالاً دائمًا بسبب العمل المشترك للاهتزازات الميكانيكية عالية التردد وقوة الضغط الصغيرة نسبيًا. تشترك هذه الطريقة كثيرًا مع الطريقة الباردة. تعتمد القوة فوق الصوتية التي يمكن أن تنتقل عبر الوسيط على الخصائص الفيزيائية للأخير. إذا تم تجاوز حدود القوة في مناطق الضغط ، فسوف تنهار المادة الصلبة. في حالات مماثلة ، يحدث التجويف في السوائل ، مصحوبًا بظهور فقاعات صغيرة وانهيارها اللاحق. إلى جانب العملية الأخيرة ، تنشأ ضغوط محلية. تستخدم هذه الظاهرة في تنظيف وتجهيز المنتجات.

عقد الجهاز

يتم إجراء اللحام بالموجات فوق الصوتية للبلاستيك باستخدامآلات خاصة. تحتوي على العقد التالية:

1. امدادات الطاقة.
2. نظام ميكانيكي اهتزازي.
3. معدات التحكم
4. محرك الضغط.

يستخدم النظام التذبذب لتحويل الكهرباء إلى طاقة ميكانيكية لنقلها اللاحق إلى قسم التوصيل وتركيزها والحصول على القيمة المطلوبة لسرعة الباعث. تحتوي هذه العقدة على:

1. محول الطاقة الكهروميكانيكية مع اللفات. محاط بعلبة معدنية و مبردة بالماء
2. محول تذبذب مرن.
3. نصيحة لحام.
4. دعم بآلية الضغط

تم إصلاح النظام باستخدام الحجاب الحاجز. تحدث الأشعة فوق الصوتية فقط في لحظة اللحام. تحدث العملية تحت تأثير الاهتزازات والضغط المطبق بزاوية قائمة على السطح والتأثير الحراري.

قدرات الطريقة

اللحام بالموجات فوق الصوتية هو الأكثر فعالية للمواد الخام البلاستيكية. يمكن دمج المنتجات المصنوعة من النحاس والنيكل والذهب والفضة وما إلى ذلك مع بعضها البعض ومع غيرها من المنتجات منخفضة البلاستيك. مع زيادة الصلابة ، تتدهور قابلية اللحام بالموجات فوق الصوتية. ترتبط المنتجات المقاومة للحرارة المصنوعة من التنجستن والنيوبيوم والزركونيوم والتنتالوم والموليبدينوم بشكل فعال بمساعدة الموجات فوق الصوتية. يعتبر اللحام بالموجات فوق الصوتية للبوليمرات طريقة جديدة نسبيًا. يمكن أيضًا توصيل هذه المنتجات ببعضها البعض وبأجزاء صلبة أخرى. أما بالنسبة للمعدن فيمكن دمجه معالزجاج وأشباه الموصلات والسيراميك. يمكنك أيضًا ربط الفراغات من خلال طبقة بينية. على سبيل المثال ، يتم لحام منتجات الصلب مع بعضها البعض من خلال بلاستيك الألمنيوم. نظرًا للبقاء القصير تحت درجة حرارة مرتفعة ، يتم الحصول على اتصال عالي الجودة لمنتجات مختلفة. خصائص المواد الخام تخضع لتغييرات طفيفة. يعد عدم وجود الشوائب الأجنبية أحد المزايا التي يتمتع بها اللحام بالموجات فوق الصوتية. العوامل الضارة بالبشر غائبة أيضًا. عند الاتصال ، يتم إنشاء ظروف صحية مواتية. روابط المنتجات متجانسة كيميائيا.

ميزات الاتصال

يتم إجراء اللحام بالمعادن ، كقاعدة عامة ، بطريقة متداخلة. في نفس الوقت يتم إضافة عناصر تصميم مختلفة. يمكن إجراء اللحام بواسطة نقاط (واحدة أو أكثر) ، أو خط متواصل أو في دائرة مغلقة. في بعض الحالات ، أثناء التكوين الأولي لنهاية السلك الفارغ ، يتم إجراء اتصال نقطة الإنطلاق بالطائرة. من الممكن عمل لحام بالموجات فوق الصوتية لعدة مواد في نفس الوقت (عبوة).

سمك الجزء

وهو مقيد بالحد الأعلى. مع زيادة سمك الشغل المعدني ، من الضروري تطبيق التذبذبات بسعة أكبر. هذا سوف يعوض عن فقدان الطاقة. زيادة السعة ، بدورها ، ممكنة حتى حد معين. ترتبط القيود باحتمالية حدوث شقوق التعب والخدوش الكبيرة من الأداة. في مثل هذه الحالات ، يجب على المرء أن يقيم كيفسيكون اللحام بالموجات فوق الصوتية مناسبًا. في الممارسة العملية ، يتم استخدام الطريقة مع سمك المنتج من 3 … 4 ميكرومتر إلى 05 … 1 مم. يمكن أيضًا استخدام اللحام للأجزاء التي يبلغ قطرها 0.01 … 05 مم. قد يكون سمك المنتج الثاني أكبر بكثير من المنتج الأول

مشاكل محتملة

عند تطبيق طريقة اللحام بالموجات فوق الصوتية ، من الضروري مراعاة احتمالية فشل التعب في المفاصل الموجودة في المنتجات. أثناء العملية ، يمكن أن تتحول قطع العمل بالنسبة لبعضها البعض. كما هو مذكور أعلاه ، تظل الخدوش على سطح المادة من الأداة. الجهاز نفسه له عمر خدمة محدود ، بسبب تآكل مستوى عمله. في بعض النقاط ، يتم لحام مادة المنتج بالأداة. هذا يؤدي إلى ارتداء الجهاز. إصلاح المعدات مصحوب بعدد من الصعوبات. إنها مرتبطة بحقيقة أن الأداة نفسها تعمل كعنصر في تصميم وحدة واحدة غير قابلة للفصل ، حيث تم تصميم تكوينها وأبعادها تمامًا لتردد التشغيل.

إعداد المنتج ومعلمات الوضع

قبل إجراء اللحام بالموجات فوق الصوتية ، ليس من الضروري تنفيذ أي إجراءات معقدة مع سطح الأجزاء. إذا رغبت في ذلك ، يمكنك زيادة استقرار جودة الاتصال. للقيام بذلك ، يُنصح فقط بتقليل المنتج باستخدام مذيب. للانضمام إلى معادن الدكتايل ، تعتبر الدورة مع تأخير النبض بالنسبة لبداية الموجات فوق الصوتية هي الأمثل. مع صلابة عالية نسبيًا للمنتج ، يُنصح بالانتظار حتى تسخين طفيف قبل تشغيل الموجات فوق الصوتية.

أنماط اللحام

هناك العديد منهم. تختلف المخططات التكنولوجية للحام بالموجات فوق الصوتية في طبيعة اهتزازات الأداة. يمكن أن تكون التوائية ، منحنية ، طولية. أيضًا ، يتم تمييز المخططات اعتمادًا على الموضع المكاني للجهاز بالنسبة لسطح الجزء الملحوم ، وكذلك على طريقة نقل قوى الضغط إلى المنتجات وخصائص تصميم عنصر الدعم. بالنسبة للوصلات الكنتورية والدرزية والنقطية ، يتم استخدام متغيرات مع اهتزازات منحنية وطولية. يمكن دمج العمل بالموجات فوق الصوتية مع التسخين النبضي المحلي لأجزاء من مصدر حرارة منفصل. في هذه الحالة ، يمكن تحقيق عدد من المزايا. بادئ ذي بدء ، يمكنك تقليل اتساع التذبذبات ، وكذلك قوة ووقت انتقالها. تعمل خصائص الطاقة للنبضة الحرارية وفترة تراكبها على الموجات فوق الصوتية كمعلمات إضافية للعملية.

التأثير الحراري

اللحام بالموجات فوق الصوتية مصحوب بزيادة في درجة الحرارة عند المفصل. سبب ظهور الحرارة هو ظهور الاحتكاك على أسطح المنتجات الملامسة ، وكذلك بسبب التشوهات البلاستيكية. هم ، في الواقع ، يرافقون تشكيل مفصل ملحوم. تعتمد درجة الحرارة في منطقة التلامس على معلمات القوة. العامل الرئيسي هو درجة صلابة المادة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خصائصه الفيزيائية الحرارية لها أهمية كبيرة: الموصلية الحرارية والقدرة الحرارية. يؤثر وضع اللحام المحدد أيضًا على مستوى درجة الحرارة. كما تظهر الممارسة ، فإن التأثير الحراري الناشئ لا يعمل كشرط محدد. هو - هييرجع ذلك إلى حقيقة أن أقصى قوة للمفاصل في المنتجات تتحقق قبل أن ترتفع درجة الحرارة إلى المستوى المحدد. من الممكن تقليل مدة انتقال الاهتزازات فوق الصوتية عن طريق التسخين المسبق للأجزاء. سيؤدي هذا أيضًا إلى زيادة قوة الاتصال.

الخلاصة

اللحام بالموجات فوق الصوتية هو حاليًا طريقة لا غنى عنها لربط الأجزاء في بعض الصناعات. هذه الطريقة منتشرة بشكل خاص في الإلكترونيات الدقيقة. تسمح لك الموجات فوق الصوتية بتوصيل مجموعة متنوعة من المواد البلاستيكية والصلبة. اليوم ، يتم تنفيذ العمل العلمي بنشاط لتحسين أدوات وتقنيات اللحام.