Що таке ультразвукове зварювання металів?

На даний момент існує близько сотні найрізноманітніших способів зварювання металів. У кожного з них є свої переваги і недоліки, особливості і сфери застосування. Якісь методи незамінні на небезпечних об’єктах, а якісь стають основними в практиці домашніх майстрів. Але існують і такі способи зварювання, про які ми мало що чуємо в силу вузького застосування.

Один з таких способів – зварювання ультразвуком. Ультразвукове зварювання нечасто на слуху, але вона все ж широко застосовується при зварюванні мікроелектроніки, дроту, листового металу і інших тонких або просто маленьких виробів. У цій статті ми детально пояснимо, що таке ультразвукове зварювання і як працює даний метод з’єднання металів.

Загальна інформація

Ультразвукове зварювання металів – метод зварювання, в основі якого лежить застосування ультразвукових коливальних хвиль. Широко застосовується не тільки для зварювання металів, але і для з’єднання деталей з пластмаси, тканини, натуральної шкіри. Також за допомогою ультразвуку ви зможете зварити скло з металом. Ви можете комбінувати ультразвукову зварку з точковою, контурної або шовного зварюванням.

Цікавий факт: в кінці 60-х років минулого століття за допомогою ультразвукового зварювання був зібраний автомобіль, виготовлений з пластмаси. Саме завдяки ультразвуковому обладнанню цей проект вдалося успішно завершити.

Читайте також: Ультразвукове зварювання пластмас

Існують навіть спеціалізовані прилади для ультразвукового зварювання. Наприклад, великою популярністю користується ультразвукова швейна машина для зварювання полімерів (брезенту або подібних виробів). Але про обладнання ми докладніше поговоримо пізніше.

технологія

У роботі застосовується спеціальний ультразвуковий зварювальний апарат, який у включеному стані безперервно генерує ультразвукові хвилі частотою від 18 до 180 кГц. При цьому може видавати потужність від 0,01 до 10 кВт. В результаті створюються високочастотні коливання, які генерують тепло і в зв’язці з високим тиском зварюють деталі. Додатково заготовка може нагріватися в місці зварювання за допомогою окремого приладу, так з’єднання виходить більш якісним.

Це короткий опис. Детальний опис процесу зварювання можна описати таким чином: високочастотні коливання стикаються з деталями і утворюється сухе тертя частинок. Якщо метал покритий окисной плівкою, то під дією сухого тертя вона руйнується. Після чого утворюється чисте тертя, під час якого метал плавиться і утворюється зварювальне з’єднання.

Ультразвукове зварювання металів може виконуватися з використанням найрізноманітніших типів зварних з’єднань. Ви можете зварити дві деталі внахлест, розчавити кромки і зварити їх, можете встик зварити круглу деталь з плоскою, і так далі. Словом, можливості практично безмежні.

Достоїнства і недоліки

У ультразвукового зварювання (як і у будь-якого іншого методу) є переваги і недоліки. Давайте розглянемо їх докладніше, щоб ви могли зрозуміти, з якою метою варто застосовувати ультразвук, а в яких від цієї ідеї краще відмовитися.

Перше гідність – відсутність необхідності ретельної підготовки металу під зварювання. Єдине, що необхідно зробити – знежирити поверхню. Усе. Можна навіть не видаляти бруд або іржу. При інших методах зварювання підготовчий процес забирає багато часу і сил, а ось із застосуванням ультразвуку ця проблема легко вирішується.

Другий плюс – місцевий нагрів. Метал нагрівається тільки в тому місці, де планується зварене з’єднання. З цієї причини виключені будь-які деформації металу через надмірне нагрівання. Це гідність особливо помітно при зварюванні пластмасових деталей.

Третій плюс – можливість варити навіть у важкодоступних місцях, при цьому вся зварювання виробляється дуже швидко, адже метал встигає нагрітися менш ніж за секунду. До того ж, ви без праці зваріть дуже тонкий метал. І кажучи «тонкий» ми маємо на увазі навіть металеві листи товщиною не більше 0,001 міліметра. Вражає!

Але, оскільки наш матеріал об’єктивний, ми розповімо і про недоліки. Врахуйте, що всі вони не такі істотні.

По-перше, в деяких ситуаціях все ж доводиться купувати дорогі генератори ультразвукових хвиль, якщо бюджетні моделі не справляються. Але, справедливості заради, трапляється це дуже рідко. У нашій практиці ще не було жодного випадку, коли б недорогий ультразвуковий генератор не впорався зі своєю роботою.

Також іноді бувають ситуації, коли ультразвук не може зварити товстий метал. Цю проблему можна вирішити, якщо підбирати увігнуті деталі. Вони будуть фокусувати ультразвук в зоні зварювання і тим самим навіть товстий метал швидко розплавиться.

устаткування

Раз вже ми двічі згадали обладнання, зупинимося докладніше на цій темі. Існує три типи апаратів для ультразвукового зварювання:

  • Апарати, які виконують точково-контурну зварювання
  • Сварочніка, виконують шовную або шовний-крокову зварювання
  • Мобільні (переносні) апарати малої потужності, наприклад, зварювальні пістолети.

При цьому потужність апарату може бути від 100 до 1500Вт, в залежності від його ціни, призначення і розмірів.

На зварювальних апаратах, вироблених до кінця 70-х, використовувався магнітострикційний принцип генерації ультразвука. Але на даний момент такі апарати не випускаються, їм на зміну прийшли установки, в яких ультразвук генерується за допомогою вбудованого п’єзоелектричного перетворювача.

На даний момент таке обладнання виробляють багато країн Європи і світу, в тому числі україна. Якість вітчизняної продукції цілком прийнятно, особливо з огляду на невисоку вартість в порівнянні з зарубіжними конкурентами. Взагалі виробництво ультразвукових зварювальних апаратів почалося ще в Радянському союзі. Тоді такі апарати в основному використовувалися для зварювання мікросхем. Зараз же сфера застосування стала значно ширший.

замість висновку

Сварка ультразвуком незамінна при роботі з маленькими і тонкими деталями, які просто неможливо зварити вручну або із застосуванням інших технологій. Завдяки ультразвуку метал не деформується і не розтікається, а утворює міцне з’єднання. Також зварювання ультразвуком дозволяє безпроблемно варити метали, покриті окисною плівкою. Наприклад, алюміній, з яким у зварювальників зазвичай багато проблем.

До того ж, обладнання для ультразвукового зварювання коштує не так уже й дорого. Тому рекомендуємо випробувати в своїй практиці цей метод з’єднання металів. Якщо ви коли-небудь виконували ультразвукову зварку своїми руками, то розкажіть про це. Ваш досвід буде корисний для багатьох новачків. Бажаємо успіху в роботі!

Ссылка на основную публикацию