(8453) 34-05-04
+7 (962) 627-01-07

Ультразвуковая сварка металлов


Ультразвуковая сварка металлов была изобретена в 1950-х годах компанией Aeroprojects (позже переименована в Sonobond Ultrasonics), которая получила самый первый патент на этот технологический процесс в 1960 году.

Ультразвуковая сварка - это процесс создания твердотельных соединений за счет высокочастотной вибрации, при котором свариваемые детали прижимаются друг к другу с умеренно высоким усилием. Соединение деталей производится без существенного плавления основного материала.



Преимущества ультразвуковой сварки следующие:

  • возможна сварка тонких материалов к толстым базовым материалам
  • возможна сварка разнородных металлов
  • обеспечивается создание сварных соединений с хорошей тепло- и электропроводностью
  • соединение металлов осуществляется без подачи тепла, требуемого для их плавления
  • обеспечивается эффективное использование энергии
  • не требуется использование присадочных материалов, флюсов, или создания особой атмосферы в зоне сварки
  • обычно не требуется никаких специальных процессов очистки
  • сварка беспрепятственно осуществляется через большинство оксидов

Применение


Коммерчески эффективное применение ультразвуковая сварка имеет в следующих случаях:
  • подразумевается создание сварных соединений "внахлест", а не "встык"
  • при сварке требуется контакт детали тонкого сечения со сварочным инструментом
  • для достижения лучших результатов в проекте требуется использование цветных металлов

Применение ультразвуковой сварки в промышленности:
  • изготовление систем электропроводки на предприятиях, выпускающих бытовую технику и электронику
  • изготовление электрических жгутов проводов и кабельных систем для автомобильной промышленности, авиакосмической отрасли, медицины
  • сварка шинопроводов, предохранителей, выключателей, контактов
  • производство модулей зажигания, стартеров двигателей
  • сварка алюминиевой и медной фольги, пластин и фольги для аккумуляторов
  • изготовление конденсаторов, покрытий для зарядов взрывных устройств, проводов для микроэлектронники
  • cварка труб для систем отопления, вентиляции и кондиционирования
  • и многое другое.


Оборудование для ультразвуковой сварки


Компоненты системы ультразвуковой сварки включают в себя:
  • источник питания, который преобразует электричество в высокую частоту и высокое напряжение, необходимые для преобразователя
  • преобразователь, который трансформирует высокочастотную электрическую энергию в энергию вибрации, и встроен в сварочную головку
  • сварочная головка, которая также обеспечивает нужный способ сжатия (пневматический, гидравлический или механический) рабочих деталей
  • волноводы для передачи энергии в зону сварки

Принцип действия


Ультразвуковая сварка происходит за счет воздействия колебательных сил поперечной направленности на границе между двумя металлами, пока свариваемые детали прижимаются друг к другу с умеренно высоким усилием. В результате внутренние напряжения вызывают упругопластические деформации на границе раздела. Высоко локализованное межфазное скольжение на стыках стремится разрушить оксиды металлов и поверхностные пленки, позволяя контактировать металлу с металлом во множестве точек. Продолжительные колебания окончательно разрушают все эти точки, площадь контакта значительно увеличивается и на границе раздела возникает процесс диффузии, создавая соединение, по структуре схожее с диффузионной сваркой.



Ультразвуковая сварка создает локальное повышение температуры от комбинированного воздействия упругого гистерезиса, межфазного скольжения и пластической деформации. Процесс сварки завершается без расплавления металла на границе раздела, при условии использования правильных настроек усилия сварки, мощности и времени. Повышение температуры на стыке более характерно для металлов с низкой теплопроводностью, таких как сталь, чем для металлов с высокой теплопроводностью, таких как алюминий или медь. Ультразвуковая сварка таких материалов с высокой проводимостью требует существенно меньше энергии, чем сварка сопротивлением.