сонотрод что это такое
Ультразвуковая сварка
Метод ультразвуковой сварки был разработан в XX веке. Он предназначен для создания неразъемных соединений различных материалов. Для сваривания детали сдавливают друг с другом и подвергают воздействию интенсивных ультразвуковых колебаний.
Таким способом можно сваривать термопластик и большинство металлов. По сравнению с другими способами сварки, ультразвуковые установки отличаются простотой конструкции, а сам процесс — низкой себестоимостью и трудоемкостью.
Принцип действия ультразвуковой сварки и классификация
С физической точки зрения, ультразвуковая сварка проходит в три стадии:
Существует несколько классификаций ультразвуковой сварки ультразвуковой сварки.
По степени автоматизации различают:
Схемы колебательных систем для сварки ультразвуком
По методу подведения энергии к рабочей зоне выделяют:
По методу движения волновода классифицируют:
По споосбу определения количества энергии, затрачиваемой на соединение, существуют:
В последнем случае количество энергии определяется предельной амплитудой смещания опоры.
По способу подачи энергии в рабочую зону различают следующие режимы ультразвуковой сварки:
Способ подачи энергии колебаний в зону контакта заготовок определяется модулем упругости материала и коэффициентом затухания механических колебаний на ультразвуковых частотах.
Суть получения швов ультразвуком
Процесс сварки ультразвуком для пластиков и металлов имеет общие физические основы, но существенно различается по параметрам.
Для ультразвуковой сварки металлов требуется нагрев до высоких температур и приложение больших усилий сжатия. Для пластиков можно обойтись намного меньшими значениями этих параметров. Схема установки ультразвуковой сварки пластика также существенно проще.
Последовательность действий следующая
Сварной шов после ультразвуковой сварки
Таким методом удается соединять ультразвуком даже разные по своему строению материалы, такие как металлические сплавы и пластики.
При этом разница в температурах плавления может быть многократной.
Преимущества
Анализируя особенности ультразвукового сварочного производства, нельзя не отметить следующие его достоинства:
Полученный шов имеет эстетичный внешний вид и редко нуждается в дополнительной обработке.
Недостатки
Существуют у способа и минусы:
Сочетание достоинств и недостатков метода позволяет применять его в самых различных производствах.
Воздействие ультразвука на материал деталей
Атомы твердых тел, как кристаллических, так и аморфных, расположены в определенном порядке, между ними установлены более или менее прочные связи, позволяющие телам сохранять свою форму. Атомы и молекулы способны колебаться относительно своего начального положения. Чем выше амплитуда этих колебаний, тем выше внутренняя энергия тела. Если амплитуда превышает определенный предел, установившиеся связи могут разорваться. Если к телу приложено усилие, не дающее ему потерять целостность, вместо разорванных связей возникают новые, этот процесс называют рекомбинацией.
Ультразвуковые волны высокой интенсивности, сообщая атомам тела большое количество энергии за короткое время, увеличивают амплитуду колебаний атомов и молекул в зоне воздействия. Связи между ними рвутся, и под приложенным давлением возникают новые, с частицами из поверхностных слоев второй заготовки. Так возникает чрезвычайно прочное соединение, превращающее детали в единое целое.
Работа с металлическими деталями
Высокой эффективностью отличается применение ультразвуковой сварки к деталям небольших размеров. Особенно удачно применяют метод в микроэлектронике и приборостроении.
Соединение металлов проходит при существенно более низких температурах, чем при использовании «горячих» сварочных технологий, таких, так электродуговая или газовая сварка. Это открывает широкие возможности для быстрого и надежного соединения компонентов, чувствительных к перегреву.
Кроме того, метод способен сварить пары металлов, с трудом соединяемые другими способами: Cu+Al, Al+ Ni и т.д.
Прочностные характеристики шва достигают 70% от значений для исходного сплава.
Метод также позволяет сваривать металл, пластик, керамику, композиты, стекло в любых комбинациях. Применим он и к тугоплавким сплавам.
Преимущества и недостатки при работе с пластиками
При работе с пластмассами существуют следующие достоинства метода:
Ультразвуковая сварка пластмасс
Выделяют и недостатки:
Качество соединения стильно зависит от точности подбора и стабильности параметров установки во время работы.
Особенности сваривания полимеров с использованием ультразвука
Для соединения пластмасс ультразвуком используется специализированное оборудование. Его основные компоненты следующие:
В промышленных моделях существует также рабочий стол с механизмом подачи деталей.
Используемое оборудование
Учитывая высокую стоимость аппарата УЗ-сварки, многие домашние мастера подумывают о самостоятельном изготовлении установки. К сожалению, это не сварочный трансформатор и даже не выпрямитель, и для проектирования и создания аппарата потребуются серьезные знания и навыки в области акустики и электроники. Кроме того, для изготовления деталей излучателя и волновода нужны станки высокого класса точности, недоступные в домашних условиях.
Пресс для ультразвуковой сварки
Оборудование для ультразвуковой сварки разделяют на три категории:
Диапазон мощности — 50 ватт до 2 киловатт, рабочая частота в районе 20-22 килогерц
Основной узел установки ультразвуковой сварки — генератор колебаний и преобразователь электрических колебаний в механические той же частоты.
Механические колебания ультразвукового генератора преобразуются магнитострикционным преобразователем. Для отведения излишнего тепла используется водяная система охлаждения
Волновой трансформатор согласует параметры взаимодействия преобразователя и волновода. Он повышает частоту колебаний на выходе волновода.
Волновод транспортирует энергетический поток к месту сваривания. На его рабочем окончании смонтирована сменная сварочная головка. Ее геометрические параметры выбирают, исходя из материала заготовки, его толщины и вида шва. Так, для приваривания выводов микросхем берут головку, заканчивающуюся тонким жалом.
Опорная рама служит для размещения всех узлов и деталей. На ней также монтируется механизм перемещения заготовки или головки волновода.
Параметры сварочного оборудования
Чтобы получить прочный и долговечный шов, необходимо точно рассчитать и тщательно соблюдать параметры работы аппарата. Они зависят от типа материала заготовок, его толщины, требований к прочности шва. Точная настройка параметров для каждого нового изделия проводится в лабораторных условиях, с многократными испытаниями на разрушение соединения. Наилучшее сочетание параметров фиксируется и используется в производственном процессе.
К основным параметрам относят:
К вспомогательным параметрам относят температуру начального прогрева для заготовок большой толщины, возвышение сварной головки над заготовкой и некоторые другие.
Установка для точечной сварки ультразвуком
Выделение тепла при сварке ультразвуком
Тепло, выделяющееся при проведении сварочных работ, образуется вследствие пластических деформаций, а также механического трения свариваемых поверхностей. Температура нагрева не является неизменной, она определяется физико-механическими характеристиками: твердостью, теплоемкостью и теплопроводностью. Влияет также и пространственная конфигурация заготовок. Влияние этого тепла на протекание технологического процесса незначительно.
Возможности ультразвука
Использование ультразвука дает возможность прочно и долговечно соединять различные, даже сильно отличающиеся друг от друга материалы толщиной от нескольких микрон до нескольких миллиметров. При использовании ультразвука к минимуму сводятся искажения формы свариваемых заготовок.
Использование точечных швов дает возможность с высокой скоростью выполнить соединение на больших площадях. Шаг точек подбирается исходя из толщины заготовок и требований к прочности шва. В областях изделия, подвергающихся высоким напряжениям, шаг уменьшают. Применение роликовых насадок на излучатель позволяет выполнять сплошные герметичные швы любой конфигурации. Такие соединения применяются в упаковочных изделиях и надувных конструкциях.
Листовые и пленочные заготовки соединяют внахлест. Для заготовок в форме стрежней применяют тавровые швы.
Ограничены возможности метода по работе со сверхтонкими материалами. Вследствие высокой скорости работы, экологической безопасности и обеспечения нормальных условий труду персонала, популярность ультразвука продолжает расти.
Сферы использования ультразвуковой сварки
Области применения ультразвука для создания сварных соединений определяются исходя из характерных особенностей технологии:
Технология проучила широкое распространение в следующих областях:
Применяется метод и в других отраслях для присоединения малогабаритных деталей к крупным.
Ограничения
Основное ограничение, накладываемое на применимость технологии – это размер свариваемых заготовок. Он ограничен 25-30 см. Это обуславливается малой мощностью генератора и высоким затуханием и рассеянием ультразвуковых колебаний в твердой среде. При прямом увеличении мощности и амплитуды колебаний потребуется непропорциональное увеличение размеров установки и потребляемой мощности. Это сведет на нет все экономические преимущества метода.
Кроме того, материалы, свариваемые ультразвуком, должны иметь минимальную влажность, причем ка на поверхности, таки по всему объему. Если этого невозможно добиться, то следует использовать другие технологии.
Процесс ультразвуковой сварки металла
Использование сваривания ультразвуком не имеет экономического смысла и для толстостенных изделий.
Сонотрод
содержание
Геометрическая форма рабочей поверхности
Для разных приложений требуются разные конструкции сонотродов:
Квадратный столик с двумя слотами, 35 кГц, сталь
Катеноидальная форма с геометрией заклепки, 20 кГц, Сталь
Цилиндровый столик с режущей кромкой, 35 кГц, сталь
Специальная форма с режущей кромкой, 30 кГц, сталь
частота
Сонотрод обычно строится таким образом, чтобы его резонансная частота соответствовала частоте используемого генератора. В зависимости от применения сонотроды работают в определенном диапазоне частот, т.е. d. Обычно это от 20 до 90 кГц.
Форма волны
Ультразвуковые колебания должны иметь определенное направление. Тело может иметь множество резонансных частот с самыми разнообразными формами вибрации. При ультразвуковой сварке термопластов направление вибрации обычно должно быть продольным, т.е. действовать перпендикулярно заготовке. Это единственный способ для механической энергии действительно достичь эффективной зоны.
При сварке металлов направление колебаний направлено поперек соединяемой поверхности, так что соединяемые детали трутся друг о друга.
Нулевая линия
амплитуда
Амплитуда является амплитуда сонотрода на его рабочей поверхности; указано в мкм (микрометров). На размер амплитуды влияет выходная амплитуда, обеспечиваемая преобразователем, и соответствующее усиление усилителем (преобразователем) и самим сонотродом.
Требуемая амплитуда определяется, среди прочего, характеристиками плавления используемых пластиков и может значительно колебаться. При проектировании сонотрода необходимо учитывать требуемую амплитуду с учетом имеющихся бустеров.
Распределение амплитуды
Если сонотрод сконструирован неправильно, амплитуда на рабочей поверхности может быть разной в разных местах. Это приводит к плохому сварному шву или даже к дефектным сварным швам.
Мощность холостого хода
Мощность холостого хода относится к потребляемой мощности, которая требуется для того, чтобы сонотрод свободно вибрировал на резонансной частоте. Например, если доля нежелательных поперечных колебаний слишком высока, требуется высокая мощность холостого хода.
Избегайте высокой мощности холостого хода; они указывают на низкое качество сонотрода, сварка не будет оптимальной, а срок службы сонотрода будет ограничен.
При разработке сонотродов необходимо соблюдать ряд требований. Признаки неправильной конструкции, неправильной формы волны или слишком высокой доли нежелательных поперечных колебаний могут включать:
На практике качество используемых сонотродов не может быть определено на практике без соответствующего измерительного оборудования. Кроме того, в отличие от большинства других инструментов, в настоящее время для этих сварочных инструментов нет обязательных качественных характеристик или даже стандартов.
Сонотрод что это такое
Мы разрабатываем инновационные конструкции ультразвуковых преобразователей для четырех основных трех частот:
Преобразователи 20 кГц:
Преобразователи 30 кГц
Преобразователи 36 кГц
Все типы преобразователей могут быть установлены в базовых вариантах (для стационарных и ручных сварочных аппаратов) и поворотных (для уплотнительных линий).
С увеличением частоты преобразователей общая мощность преобразователей падает, что ограничивает их использование в промышленности.
Волноводы (бустеры) являются элементами, используемыми для согласования системы импеданса с типом нагрузки. Они преобразуют энергию, изменяя амплитуду вибрации лица системы. Свойства волновода описываются рабочей частотой и амплитудным усилением. Кроме того, в волноводном узле вибрации можно смонтировать систему в устройстве. Мы предлагаем полный спектр волноводных элементов с усилением: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 и 3,5 из разных материалов. Кроме того, мы предлагаем возможность спроектировать и изготовить волновод с заданными параметрами, оптимально подобранными к технологическому процессу.
Мы предлагаем производственные автоматические линии, включающие функции мойки и ультразвуковой сварки.
Автоматическая стиральная линия предназначен для осуществления сложных процессов ультразвуковой мойки и химического обезжиривания при поддержке ультразвука. Он имеет 6 моечных камер и сушилку. Можно установить индивидуальные параметры для каждой моечной камеры. Автоматизация процесса ультразвуковой очистки позволяет повысить эффективность и обеспечить повторяемость времени выдержки и правильную последовательность купания в моющих средствах. Кроме того, на заключительном этапе можно установить дополнительное ультразвуковое сварочное устройство, которое закрывает промытые и высушенные элементы в герметичную упаковку.
Устройство SUW-16 Это автоматическая линия для сварки сетчатых и пластиковых полос, аналогичная UZT-10, но дополнительно был реализован модуль резки и подогрева решетки. Процесс сварки осуществляется непрерывно в одной плоскости. Сварочные характеристики значительно выше, чем у УЗТ-10, и достигают 20 м / мин. Можно расширить систему сварки второй параллельной системой сварки.
Ультразвуковая сварка: базовые знания
Ультразвуковая сварка — это тип сварки, в котором ультразвуковые колебания используются для сварки материалов. Чтобы сварить два материала вместе, они находятся под высоким давлением. Давление делает сварку сильной. Обычно материалы, которые сделаны из пластика, являются теми, которые соединены вместе, используя этот метод. Помимо пластика этот тип сварки также используется для сварки металлов. Независимо от того, являются ли сварные материалы пластиковыми или металлическими, получаемый сварной шов прочный, но связь между металлами определенно более прочная.
Ультразвуковые колебания жизненно важны для успеха сварного шва. Благодаря вибрации сварщик может склеивать материалы без использования таких предметов, как скобы, болты, шурупы и гвозди. Эта связь не только более прочная, но и более чистая.
Вибрации по-разному влияют на разные материалы. На термопластах сварные участки расплавляются от вибрации. Вибрации объединяют расплавленные участки, создавая прочную связь. На металлах трение, вызванное ультразвуковыми колебаниями, заставляет два объекта соединяться вместе.
Ультразвуковые колебания производятся рогом, называемым сонотродом. Это часть ультразвукового сварочного аппарата. Сонотрод — это часть машины, которая соприкасается со свариваемыми материалами. Этот рог смягчает термопласты и нагревает металлы. Хотя колебания, вызванные сонотродом, нагревают металлы, температура недостаточно высока, чтобы расплавить металлические предметы. Сварка фактически называется холодной сваркой.
Использование ультразвуковой сварки широко распространено при производстве большого количества изделий. Этот тип сварки производит прочные и чистые сварные швы за небольшое время. Отрасли, которые всегда должны производить большие объемы своей продукции, такие как медицинская и автомобильная промышленность, используют ультразвуковую сварку для удовлетворения спроса.
Как упоминалось ранее, пластик и металл являются материалами, которые можно сваривать с помощью ультразвуковой сварки. С успехом использования этого типа сварки для склеивания указанных материалов проводятся исследования, чтобы узнать, можно ли его также использовать для сварки других типов материалов. Существует потребность в быстром и эффективном способе изготовления множества других продуктов, поэтому проводятся исследования, чтобы узнать, может ли ультразвуковая сварка удовлетворить эту потребность. Это только вопрос времени, когда будет разработан способ соединения других типов материалов с использованием ультразвуковой энергии.
Ультразвуковой преобразователь, волновод (сонотрод) для производства одноразовых медицинских масок, респираторов KN95 и N95, бахил и другой нетканой продукции
Ремонт, производство и индивидуальная разработка, продажа и тех.поддержка ультразвуковых компонентов (сонотроды /волноводы/, бустеры, преобразователи) для ультразвукового оборудования ведущих производителей для разных видов промышленности
Предлагаем свои услуги на диагностику, поставку, разработку, обслуживание оборудования
для ультразвуковой сварки нетканых материалов разных именитых брендов Европы и США, а также продукция Китая.
В состав поставляемого оборудования может входить:
Разрабатываем оборудование ультразвуковой сварки под конкретные требования заказчика.
Поставляем оборудование и технологии для ультразвуковой сварки различных материалов,
в т.ч. деталей сложной конфигурации, с внутренними полостями.
Производим реплику оборудования иностранных компаний:
Разрабатываем волноводы (сонотроды) и ложементы узсо для автомобильной и пищевой промышленности.
В автомобильной промышленности, узсо используется для сварки воздушных фильтров, повторителей поворотов, фар основного освещения и др. оборудования.
Условия оплаты при индивидуальных разработках узсо:
25% (авансовый платеж) после заключения договора сотрудничества (разработки, поставки);
25% на момент готовности оборудования к отгрузке;
50% (оставшийся платеж) после подписания акта о приеме и передачи оборудования в эксплуатацию.
Срок индивидуальной разработки оборудования составляет 30-45 дней.
Гарантийный срок 12 месяцев с момента поставки оборудования.