Thiết lập cho hàn siêu âm (với sơ đồ)

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về thiết lập hàn siêu âm với sự trợ giúp của sơ đồ.

Trong hàn siêu âm, được phát minh vào năm 1938, một đầu kim loại rung ở tần số siêu âm (nghĩa là các rung động tạo ra âm thanh vượt quá phạm vi nghe của con người) được tạo ra để ghép một mảnh mỏng thành một miếng dày hơn được hỗ trợ trên một cái đe. Tần số được sử dụng chủ yếu là khoảng 20 KHz mặc dù tần số cao hơn lên đến 60 KHz đã được sử dụng. Cao hơn tần số rung động cao hơn là tốc độ truyền năng lượng.

Thiết bị hàn siêu âm bao gồm hai phần chính viz., Một nguồn năng lượng, và một đầu dò. Nguồn năng lượng chuyển đổi nguồn điện 50 Hz thành nguồn điện tần số cao và được chuyển đổi bởi đầu dò thành từ thông và sau đó là chuyển động động học được khuếch đại thông qua một biến áp vận tốc. Sơ đồ thiết lập của thiết lập được hiển thị trong Hình 2.36.

Các đầu dò hàn siêu âm có hai loại viz., Tinh thể điện-áp điện và từ tính, sau này bao gồm các lớp hợp kim niken hoặc niken mở rộng và co lại theo các rung động từ bộ khuếch đại do biến dạng của niken khi nung nóng.

Đầu dò và máy biến áp vận tốc hình sừng tạo thành một đơn vị gọi là sonotrode. Đầu của máy biến áp vận tốc dùng để hàn được làm bằng thép tốc độ cao (thép chứa 14 đến 22% vonfram và 4% crôm) hoặc hợp kim Nimonic và được định hình thành một đường viền hình cầu bán kính 75 mm. Những lời khuyên này được hàn hoặc hàn vào sừng.

Biến áp vận tốc được làm bằng kim loại có độ hao hụt thấp, cường độ cao như titan và được định hình để đạt được tần số mong muốn dựa trên mối quan hệ f = E, trong đó / là tần số rung, bước sóng và E là mô đun đàn hồi của sừng vật chất. Do đầu hàn phải là một antinode, do đó chiều dài của sừng phải là bội số của any / 2 và bất kỳ hỗ trợ nào cũng phải ở điểm nút tại λ 4. Do đó, một bộ rung, chỉ có thể hoạt động ở một tần số xác định.

Công việc được hàn được đặt dưới mũi sonotrode trong sự hình thành khớp đùi và được hỗ trợ trên một cái đe. Lực được áp dụng trên đầu sonotrode với sự trợ giúp của khí nén, thủy lực hoặc một thiết bị được kích hoạt bằng lò xo. Thiết lập này có thể được sử dụng cho các mối hàn tại chỗ và lừa đảo. Để tạo ra một mối hàn siêu âm hình khuyên hoặc dạng vòng, lực được tác dụng tiếp tuyến lên một đầu hình trụ để tạo ra độ rung xoắn cho đầu hàn.

Do các rung động siêu âm, lớp oxit trên kim loại bị phá vỡ và đạt được sự tiếp xúc kim loại sạch với kim loại. Nhiệt độ tại giao diện tăng lên từ 35 đến 50% nhiệt độ điểm nóng chảy tuyệt đối của kim loại và do đó đạt được mối hàn trạng thái rắn.

Độ bền của mối hàn là 65 đến 100% cường độ kim loại cơ bản. Quá trình này diễn ra nhanh chóng và lừa đảo với tốc độ lên tới 10 m / phút đã được báo cáo. Năng lượng cần thiết (E) cho đơn vị hàn siêu âm phụ thuộc vào độ dày (t) và độ cứng (h) của vật liệu được hàn và có thể được tính từ mối quan hệ sau.

E = Kt ^3/2 h ^3/2

Với công suất phù hợp, mối hàn tại chỗ có thể được thực hiện trong chưa đầy một giây nhưng độ dày tối đa của mảnh mỏng hơn không được vượt quá 3 mm.

Hàn siêu âm có thể được sử dụng để hàn các phần mỏng đến dày cũng như hàn kết hợp kim loại khác nhau như nhôm với thép, nhôm với vonfram, nhôm đến molypden, niken đến đồng thau, vv Người sử dụng chính của quá trình là bán dẫn, vi mô -circuit, và các ngành công nghiệp liên lạc điện. Nó cũng được sử dụng bởi các ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ.

Các ứng dụng điển hình của quá trình này bao gồm chế tạo các động cơ nhỏ, kết nối dây dẫn bằng nhôm và vàng với bóng bán dẫn và điốt, cửa ra vào máy bay trực thăng, khớp nối kim loại khác nhau trong các bộ thu năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, ứng dụng độc đáo của quy trình này là hàn các thùng chứa chất nổ như nitroglycerine, pháo hoa (công trình chữa cháy) và hóa chất phản ứng.