2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38
A soldagem ultrassônica de metais é um processo durante o qual uma junta permanente é obtida na fase sólida. A formação de áreas juvenis (nas quais os vínculos são formados) e o contato entre elas ocorrem sob a influência de uma ferramenta especial. Ele fornece ação conjunta de deslocamentos tangenciais relativos alternados de sinal de pequena amplitude e força normal de compressão nos espaços em branco. Vamos dar uma olhada no que é a tecnologia de soldagem ultrassônica.
Mecanismo de conexão
Deslocamentos de baixa amplitude ocorrem entre partes com frequência ultrassônica. Devido a eles, microrugosidades na superfície das peças são submetidas à deformação plástica. Ao mesmo tempo, os contaminantes são evacuados da zona de conexão. As vibrações mecânicas ultrassônicas são transmitidas ao local de soldagem da ferramenta na parte externa da peça de trabalho. Todo o processo é organizado de forma a excluir o deslizamento da fixação e apoio ao longosuperfícies de detalhes. Durante a passagem das vibrações através da peça, a energia é dissipada. Isto é proporcionado pelo atrito externo entre as superfícies na fase inicial da soldagem e atrito interno no material localizado entre o suporte e a ferramenta após a formação da área de presa. Isso aumenta a temperatura na junta, tornando-a mais fácil de deformar.
Comportamento específico do material
Os deslocamentos tangenciais entre as peças e as tensões que elas provocam e atuam em conjunto com a compressão da força de soldagem proporcionam a localização de deformações plásticas severas em pequenos volumes nas camadas próximas à superfície. Todo o processo é acompanhado por moagem e evacuação mecânica de filmes de óxidos e outros contaminantes. A soldagem ultrassônica reduz a resistência ao escoamento, facilitando assim a deformação plástica.
Recursos do Processo
A soldagem por ultra-som contribui para a formação das condições necessárias para a conexão. Isso é garantido pelas vibrações mecânicas do transdutor. A energia de vibração cria tensões complexas de cisalhamento, compressão e deformação. A deformação plástica ocorre quando os limites elásticos dos materiais são excedidos. A obtenção de uma conexão forte é garantida pelo aumento da área de contato direto após a evacuação de óxidos superficiais, filmes orgânicos e adsorvidos.
Usando KM
Ultrassom é amplamente utilizado no campo científico. Com sua ajuda, os cientistas investigam uma série de propriedades físicassubstâncias e fenômenos. Na indústria, o ultrassom é utilizado para desengordurar e limpar produtos, trabalhando com materiais de difícil usinagem. Além disso, as flutuações afetam favoravelmente os fundidos de cristalização. O ultrassom proporciona desgaseificação e refinamento de grãos, melhorando as propriedades mecânicas dos materiais fundidos. As vibrações contribuem para a remoção de tensões residuais. Eles também são amplamente utilizados para aumentar a taxa de reações químicas lentas. A soldagem ultrassônica pode ser usada para vários fins. As vibrações podem se tornar uma fonte de energia para a formação de juntas e pontos. Quando a poça de fusão é exposta ao ultra-som durante a cristalização, as propriedades mecânicas da junta são melhoradas devido ao refinamento da estrutura da solda e à remoção intensiva de gases. Devido ao fato de que as vibrações removem ativamente sujeira, filmes artificiais e naturais, é possível conectar peças com uma superfície oxidada, envernizada, etc. O ultra-som contribui para a redução ou eliminação das tensões próprias que aparecem durante a soldagem. Devido às vibrações, é possível estabilizar os componentes da estrutura do composto. Isso, por sua vez, torna possível evitar a possibilidade de deformação espontânea das estruturas posteriormente. A soldagem ultrassônica tornou-se recentemente cada vez mais amplamente utilizada. Isso se deve às vantagens indiscutíveis deste método de conexão em comparação com os métodos a frio e de contato. Especialmente as vibrações ultrassônicas são usadas em microeletrônica.
Direção promissoraconsiderada soldagem ultrassônica de materiais poliméricos. Alguns deles não podem ser conectados por nenhum outro método. Em empresas industriais, atualmente é realizada soldagem ultrassônica de perfis de alumínio de paredes finas, folhas e fios. Este método é especialmente eficaz para unir produtos de matérias-primas diferentes. A soldagem ultrassônica de alumínio é usada na fabricação de eletrodomésticos. Este método é eficaz ao emendar matérias-primas de chapas (níquel, cobre, ligas). A soldagem ultrassônica de plásticos encontrou aplicação na produção de dispositivos ópticos e de mecânica fina. Atualmente, máquinas foram criadas e introduzidas em produção para conectar vários elementos de microcircuitos. Os dispositivos são equipados com dispositivos automáticos, o que aumenta significativamente a produtividade.
U. S. power
A soldagem ultrassônica de plástico fornece uma conexão permanente devido à ação combinada de vibrações mecânicas de alta frequência e uma força de compressão relativamente pequena. Este método tem muito em comum com o método frio. A potência ultrassônica que pode ser transmitida através do meio dependerá das propriedades físicas deste último. Se os limites de resistência nas zonas de compressão forem excedidos, o material sólido entrará em colapso. Em situações semelhantes, a cavitação ocorre em líquidos, acompanhada pelo aparecimento de pequenas bolhas e seu subsequente colapso. Juntamente com este último processo, surgem as pressões locais. Este fenômeno é utilizado na limpeza e processamento de produtos.
Nós do dispositivo
A soldagem ultrassônica de plástico é realizada usandomáquinas especiais. Eles contêm os seguintes nós:
- Fonte de alimentação.
- Sistema mecânico vibracional.
- Equipamento de controle.
- Movimentação de pressão.
O sistema oscilatório é utilizado para converter eletricidade em energia mecânica para sua posterior transmissão à seção de conexão, concentrando-a e obtendo o valor necessário da velocidade do emissor. Este nó contém:
- Transdutor eletromecânico com enrolamentos. É fechado em uma caixa de metal e resfriado por água.
- Transformador de oscilação elástica.
- Ponta de solda.
- Suporte com mecanismo de pressão.
O sistema é fixado usando um diafragma. A radiação ultra-sônica ocorre apenas no momento da soldagem. O processo ocorre sob a influência de vibrações, pressão aplicada perpendicularmente à superfície e efeito térmico.
Recursos do método
A soldagem ultrassônica é mais eficaz para matérias-primas plásticas. Produtos feitos de cobre, níquel, ouro, prata, etc. podem ser combinados entre si e com outros produtos com baixo teor de plástico. À medida que a dureza aumenta, a soldabilidade ultrassônica se deteriora. Produtos refratários feitos de tungstênio, nióbio, zircônio, tântalo, molibdênio são efetivamente conectados com a ajuda do ultrassom. A soldagem ultrassônica de polímeros é considerada um método relativamente novo. Esses produtos também podem ser conectados uns aos outros e a outras partes sólidas. Quanto ao metal, pode ser combinado comvidro, semicondutores, cerâmica. Você também pode amarrar espaços em branco através de um intercalar. Por exemplo, produtos de aço são soldados uns aos outros através de plástico de alumínio. Devido à curta permanência sob temperatura elevada, é obtida uma conexão de alta qualidade de produtos diferentes. As propriedades das matérias-primas estão sujeitas a pequenas alterações. A ausência de impurezas estranhas é uma das vantagens da soldagem ultrassônica. Fatores prejudiciais para os seres humanos também estão ausentes. Quando conectado, são criadas condições higiênicas favoráveis. As ligações dos produtos são quimicamente homogêneas.
Recursos de conexão
A soldagem de metais é realizada, via de regra, de forma sobreposta. Ao mesmo tempo, vários elementos de design são adicionados. A soldagem pode ser realizada por pontos (um ou mais), uma costura contínua ou em um círculo fechado. Em alguns casos, durante a formação preliminar da extremidade do fio em bruto, é feita uma conexão em T com o plano. É possível realizar soldagem ultrassônica de vários materiais ao mesmo tempo (embalagem).
Espessura da peça
É limitado pelo limite superior. Com o aumento da espessura da peça metálica, é necessário aplicar oscilações com maior amplitude. Isso compensará a perda de energia. Um aumento na amplitude, por sua vez, é possível até um certo limite. As limitações estão associadas à probabilidade de trincas por fadiga, grandes amassados da ferramenta. Nesses casos, deve-se avaliar comosoldagem ultra-sônica seria apropriado. Na prática, o método é usado para espessuras de produto de 3…4 µm a 05…1 mm. A soldagem também pode ser usada para peças com diâmetro de 0,01 … 05 mm. A espessura do segundo produto pode ser significativamente maior que a do primeiro.
Possíveis problemas
Ao aplicar o método de soldagem ultrassônica, é necessário levar em consideração a probabilidade de falha por fadiga das juntas existentes nos produtos. Durante o processo, as peças de trabalho podem girar uma em relação à outra. Como mencionado acima, os amassados permanecem na superfície do material da ferramenta. O próprio dispositivo tem uma vida útil limitada, devido à erosão de seu plano de trabalho. Em alguns pontos, o material do produto é soldado à ferramenta. Isso leva ao desgaste no dispositivo. O reparo do equipamento é acompanhado por várias dificuldades. Eles estão relacionados ao fato de que a própria ferramenta atua como um elemento de um projeto de unidade única não separável, cuja configuração e dimensões são projetadas exatamente para a frequência de operação.
Preparação do produto e parâmetros de modo
Antes de realizar a soldagem ultrassônica, não é necessário realizar nenhuma medida complexa com a superfície das peças. Se desejar, você pode aumentar a estabilidade da qualidade da conexão. Para fazer isso, é aconselhável apenas desengordurar o produto com um solvente. Para a união de metais dúcteis, um ciclo com atraso de pulso em relação ao início do ultrassom é considerado ideal. Com uma dureza relativamente alta do produto, é aconselhável aguardar um leve aquecimento antes de ligar o ultrassom.
Padrões de soldagem
Existem vários deles. Esquemas tecnológicos de soldagem ultrassônica diferem na natureza das oscilações da ferramenta. Eles podem ser torcionais, de flexão, longitudinais. Além disso, os esquemas são diferenciados dependendo da posição espacial do dispositivo em relação à superfície da peça soldada, bem como do método de transferência de forças compressivas para os produtos e das características de design do elemento de suporte. Para conexões de contorno, costura e ponto, são usadas variantes com vibrações de flexão e longitudinais. A ação ultrassônica pode ser combinada com aquecimento pulsado local de peças de uma fonte de calor separada. Neste caso, uma série de vantagens podem ser alcançadas. Em primeiro lugar, você pode reduzir a amplitude das oscilações, bem como a força e o tempo de transmissão. As propriedades energéticas do pulso térmico e o período de sua superposição no ultrassom atuam como parâmetros adicionais do processo.
Efeito térmico
A soldagem por ultra-som é acompanhada por um aumento de temperatura na junta. O aparecimento de calor é causado pelo aparecimento de atrito nas superfícies dos produtos em contato, bem como por deformações plásticas. Eles, de fato, acompanham a formação de uma junta soldada. A temperatura na área de contato dependerá dos parâmetros de resistência. A principal delas é o grau de dureza do material. Além disso, suas propriedades termofísicas são de considerável importância: condutividade térmica e capacidade de calor. O modo de soldagem selecionado também afeta o nível de temperatura. Como mostra a prática, o efeito térmico emergente não atua como condição determinante. istoé devido ao fato de que a resistência máxima das juntas nos produtos é alcançada antes que a temperatura suba até o nível limite. É possível reduzir a duração da transmissão de vibrações ultrassônicas pré-aquecendo as peças. Isso também aumentará a força da conexão.
Conclusão
A soldagem por ultrassom é atualmente um método indispensável de união de peças em algumas indústrias. Este método é especialmente difundido em microeletrônica. O ultrassom permite conectar uma variedade de materiais plásticos e duros. Hoje, o trabalho científico está sendo realizado ativamente para melhorar as ferramentas e tecnologias de soldagem.
Recomendado:
Como cozinhar ferro fundido por soldagem elétrica: tecnologia de trabalho e materiais necessários
A principal composição e tipos de ferro fundido. Dificuldades e características da soldagem de produtos de ferro fundido. Métodos de soldagem de ferro fundido. Operações preparatórias antes da soldagem. Como cozinhar ferro fundido por soldagem elétrica de maneira fria e quente, bem como equipamentos a gás. Características dos eletrodos usados para soldagem de ferro fundido. Medidas de segurança durante a soldagem
Materiais poliméricos: tecnologia, tipos, produção e aplicação
Materiais poliméricos são compostos químicos altamente moleculares que consistem em vários monômeros moleculares pequenos (unidades) da mesma estrutura
Tecnologia de soldagem a arco elétrico de metais
O impacto de um arco elétrico na estrutura de um material é uma das formas mais antigas de se obter uma forte ligação entre peças metálicas. As primeiras abordagens tecnológicas para este método de soldagem apresentavam muitas desvantagens associadas à porosidade da solda e à formação de trincas na área de trabalho. Até o momento, os fabricantes de equipamentos e dispositivos auxiliares otimizaram significativamente o método de soldagem a arco elétrico, ampliando o escopo de seu uso
Soldagem Thermite: tecnologia. A prática da soldagem termite na vida cotidiana e na indústria elétrica
O artigo é dedicado à tecnologia de soldagem por termite. São consideradas as características deste método, o equipamento utilizado, as nuances de uso, etc
Soldagem em ambiente de gás de proteção: tecnologia de trabalho, descrição do processo, técnica de execução, materiais e ferramentas necessários, instruções de trabalho passo a passo e consultoria especializada
As tecnologias de soldagem são utilizadas em diversos ramos da atividade humana. A versatilidade tornou a soldagem em ambiente de gás de proteção um elemento integral de qualquer produção. Essa variedade facilita a conexão de metais com espessura de 1 mm a vários centímetros em qualquer posição do espaço. A soldagem em um ambiente de proteção está substituindo gradualmente a soldagem tradicional com eletrodo
