ულტრაბგერითი პლასტმასის, პლასტმასის, ლითონების, პოლიმერული მასალების, ალუმინის პროფილების შედუღება. ულტრაბგერითი შედუღება: ტექნოლოგია, მავნე ფაქტორები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ლითონების ულტრაბგერითი შედუღება არის პროცესი, რომლის დროსაც მუდმივი შეერთება მიიღება მყარ ფაზაში. არასრულწლოვანთა უბნების ფორმირება (რომლებშიც იქმნება ობლიგაციები) და მათ შორის კონტაქტი ხდება სპეციალური ხელსაწყოს გავლენის ქვეშ. იგი უზრუნველყოფს ბლანკებზე მცირე ამპლიტუდის და შეკუმშვის ნორმალური ძალის ფარდობითი ნიშნის ალტერნატიული ტანგენციალური გადაადგილების ერთობლივ მოქმედებას. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ რა არის ულტრაბგერითი შედუღების ტექნოლოგია.

შეერთების მექანიზმი

დაბალი ამპლიტუდის გადაადგილებები ხდება ულტრაბგერითი სიხშირის მქონე ნაწილებს შორის. მათი გამო, ნაწილების ზედაპირზე არსებული მიკროუხეშები ექვემდებარება პლასტმასის დეფორმაციას. ამავდროულად, დამაბინძურებლების ევაკუაცია ხდება კავშირის ზონიდან. ულტრაბგერითი მექანიკური ვიბრაციები გადაეცემა შედუღების ადგილს სამუშაო ნაწილის გარედან არსებული ხელსაწყოდან. მთელი პროცესი ორგანიზებულია ისე, რომ გამოირიცხოს სამაგრის ცურვა და საყრდენიდეტალური ზედაპირები. სამუშაო ნაწილის მეშვეობით ვიბრაციების გავლისას ენერგია იშლება. ეს უზრუნველყოფილია შედუღების საწყის ეტაპზე ზედაპირებს შორის გარეგანი ხახუნით და საყრდენსა და ხელსაწყოს შორის მდებარე მასალაში შიდა ხახუნით დამაგრების ადგილის ფორმირების შემდეგ. ეს ზრდის სახსრის ტემპერატურას, რაც აადვილებს მის დეფორმაციას.

სპეციფიკური მატერიალური ქცევა

ნაწილებს შორის ტანგენციალური გადაადგილებები და ძაბვები, რომლებსაც ისინი იწვევენ და მოქმედებენ შედუღების ძალის შეკუმშვასთან ერთად, უზრუნველყოფს მძიმე პლასტიკური დეფორმაციის ლოკალიზაციას მცირე მოცულობებში ზედაპირულ ფენებში. მთელ პროცესს თან ახლავს ოქსიდის ფილმების და სხვა დამაბინძურებლების დაფქვა და მექანიკური ევაკუაცია. ულტრაბგერითი შედუღება ამცირებს მოსავლიანობის ძალას, რითაც ხელს უწყობს პლასტმასის დეფორმაციას.

პროცესის მახასიათებლები

ულტრაბგერითი შედუღება ხელს უწყობს კავშირისთვის აუცილებელი პირობების ფორმირებას. ეს უზრუნველყოფილია გადამცემის მექანიკური ვიბრაციებით. ვიბრაციის ენერგია ქმნის რთულ ათვლის, შეკუმშვისა და დაძაბულობის სტრესებს. პლასტიკური დეფორმაცია ხდება მასალების ელასტიური საზღვრების გადაჭარბებისას. ძლიერი კავშირის მიღება უზრუნველყოფილია პირდაპირი კონტაქტის არეალის გაზრდით ზედაპირული ოქსიდების, ორგანული და ადსორბირებული ფირების ევაკუაციის შემდეგ.

KM-ის გამოყენება

ულტრაბგერა ფართოდ გამოიყენება სამეცნიერო სფეროში. მისი დახმარებით მეცნიერები იკვლევენ უამრავ ფიზიკურ თვისებასნივთიერებები და ფენომენები. მრეწველობაში ულტრაბგერითი გამოიყენება ცხიმის მოსაშორებლად და საწმენდად, რთულად დასამუშავებელ მასალებთან მუშაობისთვის. გარდა ამისა, რყევები დადებითად მოქმედებს კრისტალიზაციის დნობაზე. ულტრაბგერითი უზრუნველყოფს მათ დეგაზაციას და მარცვლების დახვეწას, აუმჯობესებს თუჯის მასალების მექანიკურ თვისებებს. ვიბრაცია ხელს უწყობს ნარჩენი სტრესის მოცილებას. ისინი ასევე ფართოდ გამოიყენება ნელი ქიმიური რეაქციების სიჩქარის გასაზრდელად. ულტრაბგერითი შედუღების გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა მიზნით. ვიბრაცია შეიძლება გახდეს ენერგიის წყარო ნაკერების და წერტილოვანი სახსრების ფორმირებისთვის. როდესაც შედუღების აუზი ექვემდებარება ულტრაბგერას კრისტალიზაციის დროს, სახსრის მექანიკური თვისებები უმჯობესდება შედუღების სტრუქტურის დახვეწისა და გაზების ინტენსიური მოცილების გამო. გამომდინარე იქიდან, რომ ვიბრაციები აქტიურად აშორებს ჭუჭყს, ხელოვნურ და ბუნებრივ ფილებს, შესაძლებელია ნაწილების შეერთება დაჟანგული, ლაქირებული და ა.შ. ულტრაბგერა ხელს უწყობს შედუღების დროს წარმოქმნილი თვითსტრესების შემცირებას ან აღმოფხვრას. ვიბრაციების გამო შესაძლებელია ნაერთის სტრუქტურის კომპონენტების სტაბილიზაცია. ეს, თავის მხრივ, შესაძლებელს ხდის თავიდან აიცილოს შემდგომში სტრუქტურების სპონტანური დეფორმაციის შესაძლებლობა. ულტრაბგერითი შედუღება ბოლო დროს სულ უფრო და უფრო ფართოდ გამოიყენება. ეს გამოწვეულია ამ კავშირის მეთოდის უდავო უპირატესობებით ცივ და კონტაქტურ მეთოდებთან შედარებით. განსაკუთრებით ხშირად ულტრაბგერითი ვიბრაციები გამოიყენება მიკროელექტრონიკაში.

პერსპექტიული მიმართულებაგანიხილება პოლიმერული მასალების ულტრაბგერითი შედუღება. ზოგიერთი მათგანის დაკავშირება სხვა მეთოდით შეუძლებელია. სამრეწველო საწარმოებში ამჟამად მიმდინარეობს თხელკედლიანი ალუმინის პროფილების, ფოლგის, მავთულის ულტრაბგერითი შედუღება. ეს მეთოდი განსაკუთრებით ეფექტურია განსხვავებული ნედლეულის პროდუქტების შეერთებისთვის. ალუმინის ულტრაბგერითი შედუღება გამოიყენება საყოფაცხოვრებო ტექნიკის წარმოებაში. ეს მეთოდი ეფექტურია ფურცლის ნედლეულის (ნიკელი, სპილენძი, შენადნობები) შერწყმისას. პლასტმასის ულტრაბგერითი შედუღება იპოვა გამოყენება ოპტიკისა და წვრილი მექანიკის მოწყობილობების წარმოებაში. დღეისათვის შეიქმნა და წარმოებაში შევიდა მიკროსქემების სხვადასხვა ელემენტების დასაკავშირებლად მანქანები. მოწყობილობები აღჭურვილია ავტომატური მოწყობილობებით, რის გამოც პროდუქტიულობა მნიშვნელოვნად იზრდება.

აშშ-ის ძალა

პლასტმასის ულტრაბგერითი შედუღება უზრუნველყოფს მუდმივ კავშირს მაღალი სიხშირის მექანიკური ვიბრაციებისა და შედარებით მცირე კომპრესიული ძალის კომბინირებული მოქმედების გამო. ამ მეთოდს ბევრი საერთო აქვს ცივ მეთოდთან. ულტრაბგერითი სიმძლავრე, რომელიც შეიძლება გადაიცეს მედიუმში, დამოკიდებული იქნება ამ უკანასკნელის ფიზიკურ თვისებებზე. თუ შეკუმშვის ზონებში სიძლიერის ლიმიტები გადააჭარბებს, მყარი მასალა იშლება. მსგავს სიტუაციებში, კავიტაცია ხდება სითხეებში, რომელსაც თან ახლავს პატარა ბუშტების გამოჩენა და მათი შემდგომი კოლაფსი. ამ უკანასკნელ პროცესთან ერთად წარმოიქმნება ადგილობრივი ზეწოლა. ეს ფენომენი გამოიყენება პროდუქტების გაწმენდასა და გადამუშავებაში.

მოწყობილობის კვანძები

პლასტმასის ულტრაბგერითი შედუღება ხორციელდება გამოყენებითსპეციალური მანქანები. ისინი შეიცავს შემდეგ კვანძებს:

1. ელექტრომომარაგება.
2. ვიბრაციული მექანიკური სისტემა.
3. საკონტროლო მოწყობილობა.
4. წნევის წამყვანი.

რხევითი სისტემა გამოიყენება ელექტროენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევისთვის, მისი შემდგომი გადაცემისთვის კავშირის განყოფილებაში, კონცენტრირებისთვის და ემიტერის სიჩქარის საჭირო მნიშვნელობის მისაღებად. ეს კვანძი შეიცავს:

1. ელექტრომექანიკური გადამყვანი გრაგნილით. ჩასმულია ლითონის კოლოფში და გაცივდება წყლით.
2. ელასტიური რხევის ტრანსფორმატორი.
3. შედუღების წვერი.
4. მხარდაჭერა წნევის მექანიზმით.

სისტემა ფიქსირდება დიაფრაგმის გამოყენებით. ულტრაბგერითი გამოსხივება ხდება მხოლოდ შედუღების მომენტში. პროცესი ხდება ვიბრაციების, ზედაპირთან სწორი კუთხით დაყენებული წნევის და თერმული ეფექტის გავლენის ქვეშ.

მეთოდის შესაძლებლობები

ულტრაბგერითი შედუღება ყველაზე ეფექტურია პლასტმასის ნედლეულისთვის. სპილენძის, ნიკელის, ოქროს, ვერცხლის და ა.შ პროდუქტების შერწყმა შესაძლებელია ერთმანეთთან და სხვა დაბალი პლასტმასის პროდუქტებთან. სიხისტე იზრდება, ულტრაბგერითი შედუღება უარესდება. ვოლფრამის, ნიობიუმის, ცირკონიუმის, ტანტალის, მოლიბდენისგან დამზადებული ცეცხლგამძლე პროდუქტები ეფექტურად უკავშირდება ულტრაბგერით. შედარებით ახალ მეთოდად ითვლება პოლიმერების ულტრაბგერითი შედუღება. ასეთი პროდუქტები ასევე შეიძლება იყოს დაკავშირებული როგორც ერთმანეთთან, ასევე სხვა მყარ ნაწილებთან. რაც შეეხება ლითონს, მისი კომბინირება შესაძლებელიამინა, ნახევარგამტარები, კერამიკა. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დააკავშიროთ ბლანკები ინტერფენის საშუალებით. მაგალითად, ფოლადის პროდუქტები შედუღებულია ერთმანეთთან ალუმინის პლასტმასის საშუალებით. ამაღლებულ ტემპერატურაზე ხანმოკლე ყოფნის გამო, მიიღება განსხვავებული პროდუქტების მაღალი ხარისხის კავშირი. ნედლეულის თვისებები ექვემდებარება მცირე ცვლილებებს. უცხო მინარევების არარსებობა არის ულტრაბგერითი შედუღების ერთ-ერთი უპირატესობა. ასევე არ არსებობს ადამიანისთვის მავნე ფაქტორები. კავშირის დროს იქმნება ხელსაყრელი ჰიგიენური პირობები. პროდუქტების ბმები ქიმიურად ერთგვაროვანია.

დაკავშირების მახასიათებლები

ლითონის შედუღება, როგორც წესი, ტარდება გადახურვით. ამავდროულად ემატება დიზაინის სხვადასხვა ელემენტები. შედუღება შეიძლება განხორციელდეს წერტილებით (ერთი ან მეტი), უწყვეტი ნაკერით ან დახურულ წრეში. ზოგიერთ შემთხვევაში, მავთულის ბლანკის ბოლოს წინასწარი ფორმირებისას, კეთდება თი კავშირი თვითმფრინავთან. შესაძლებელია რამდენიმე მასალის ულტრაბგერითი შედუღება ერთდროულად (შეფუთვა).

ნაწილის სისქე

იზღუდება ზედა ლიმიტით. ლითონის სამუშაო ნაწილის სისქის ზრდით, აუცილებელია რხევების გამოყენება უფრო დიდი ამპლიტუდით. ეს აანაზღაურებს ენერგიის დაკარგვას. ამპლიტუდის მატება, თავის მხრივ, შესაძლებელია გარკვეულ ზღვარამდე. შეზღუდვები დაკავშირებულია დაღლილობის ბზარების ალბათობასთან, ხელსაწყოსგან მსხვილ ჩაღრმავებასთან. ასეთ შემთხვევებში უნდა შეფასდეს როგორულტრაბგერითი შედუღება იქნება შესაბამისი. პრაქტიკაში, მეთოდი გამოიყენება პროდუქტის სისქისთვის 3…4 მკმ-დან 05…1 მმ-მდე. შედუღების გამოყენება შესაძლებელია აგრეთვე 0,01 … 05 მმ დიამეტრის ნაწილებისთვის. მეორე პროდუქტის სისქე შეიძლება მნიშვნელოვნად აღემატებოდეს პირველს.

შესაძლო პრობლემები

ულტრაბგერითი შედუღების მეთოდის გამოყენებისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ პროდუქტებში არსებული სახსრების დაღლილობის უკმარისობის ალბათობა. პროცესის დროს, სამუშაო ნაწილები შეიძლება შემობრუნდეს ერთმანეთთან შედარებით. როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ხელსაწყოდან მასალის ზედაპირზე რჩება ჩაღრმავებები. თავად მოწყობილობას აქვს შეზღუდული მომსახურების ვადა, მისი სამუშაო სიბრტყის ეროზიის გამო. ზოგიერთ მომენტში პროდუქტის მასალა შედუღებულია ხელსაწყოზე. ეს იწვევს მოწყობილობის ცვეთას. აღჭურვილობის შეკეთებას თან ახლავს მთელი რიგი სირთულეები. ისინი დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ თავად ხელსაწყო მოქმედებს როგორც განუყოფელი ერთეულის დიზაინის ელემენტი, რომლის კონფიგურაცია და ზომები შექმნილია ზუსტად ოპერაციული სიხშირისთვის.

პროდუქტის მომზადებისა და რეჟიმის პარამეტრები

ულტრაბგერითი შედუღების ჩატარებამდე არ არის საჭირო ნაწილების ზედაპირთან რაიმე რთული ღონისძიებების გატარება. თუ სასურველია, შეგიძლიათ გაზარდოთ კავშირის ხარისხის სტაბილურობა. ამისათვის მიზანშეწონილია მხოლოდ პროდუქტის გამხსნელით გაწმენდა. დრეკადი ლითონების შეერთებისთვის ოპტიმალურად ითვლება ციკლი პულსის შეფერხებით ულტრაბგერის დაწყებასთან შედარებით. პროდუქტის შედარებით მაღალი სიხისტის შემთხვევაში, ულტრაბგერის ჩართვამდე სასურველია დაელოდოთ ოდნავ გაცხელებას.

შედუღების ნიმუშები

არის რამდენიმე მათგანი. ულტრაბგერითი შედუღების ტექნოლოგიური სქემები განსხვავდება ხელსაწყოს რხევების ხასიათით. ისინი შეიძლება იყოს ტორსიული, მოსახვევი, გრძივი. ასევე, სქემები გამოირჩევა მოწყობილობის სივრცითი პოზიციიდან შედუღებული ნაწილის ზედაპირთან მიმართებაში, აგრეთვე პროდუქტებზე კომპრესიული ძალების გადაცემის მეთოდისა და დამხმარე ელემენტის დიზაინის მახასიათებლების მიხედვით. კონტურის, ნაკერის და წერტილის შეერთებისთვის გამოიყენება ღუნვის და გრძივი ვიბრაციების ვარიანტები. ულტრაბგერითი მოქმედება შეიძლება გაერთიანდეს ცალკეული სითბოს წყაროდან ნაწილების ლოკალურ პულსირებულ გათბობასთან. ამ შემთხვევაში, შესაძლებელია მრავალი უპირატესობის მიღწევა. უპირველეს ყოვლისა, შეგიძლიათ შეამციროთ რხევების ამპლიტუდა, ასევე მათი გადაცემის სიძლიერე და დრო. თერმული პულსის ენერგეტიკული თვისებები და ულტრაბგერითზე მისი სუპერპოზიციის პერიოდი მოქმედებს, როგორც პროცესის დამატებითი პარამეტრები.

თერმული ეფექტი

ულტრაბგერითი შედუღებას თან ახლავს სახსრის ტემპერატურის მომატება. სითბოს გამოჩენა გამოწვეულია შეხების პროდუქტების ზედაპირებზე ხახუნის გაჩენით, ასევე პლასტიკური დეფორმაციებით. ისინი, ფაქტობრივად, თან ახლავს შედუღებული სახსრის ფორმირებას. საკონტაქტო ზონის ტემპერატურა დამოკიდებული იქნება სიძლიერის პარამეტრებზე. მთავარია მასალის სიხისტის ხარისხი. გარდა ამისა, მის თერმოფიზიკურ თვისებებს დიდი მნიშვნელობა აქვს: თბოგამტარობა და სითბოს სიმძლავრე. შედუღების შერჩეული რეჟიმი ასევე გავლენას ახდენს ტემპერატურის დონეზე. როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, წარმოქმნილი თერმული ეფექტი არ მოქმედებს როგორც განმსაზღვრელი მდგომარეობა. ისგანპირობებულია იმით, რომ პროდუქტებში სახსრების მაქსიმალური სიმტკიცე მიიღწევა მანამ, სანამ ტემპერატურა შეზღუდულ დონემდე აიწევს. ულტრაბგერითი ვიბრაციების გადაცემის ხანგრძლივობის შემცირება შესაძლებელია ნაწილების წინასწარ გახურებით. ეს ასევე გაზრდის კავშირის სიძლიერეს.

დასკვნა

ულტრაბგერითი შედუღება ამჟამად ნაწილების შეერთების შეუცვლელი მეთოდია ზოგიერთ ინდუსტრიაში. ეს მეთოდი განსაკუთრებით ფართოდ არის გავრცელებული მიკროელექტრონიკაში. ულტრაბგერა საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ სხვადასხვა პლასტიკური და მყარი მასალები. დღეს აქტიურად მიმდინარეობს სამეცნიერო მუშაობა შედუღების ხელსაწყოებისა და ტექნოლოგიების გასაუმჯობესებლად.