Сварка ультразвуком

Для сварки ультразвуком используют ультразвуковые механические колебания и небольшие сжимающие усилия. Эти колебания создают с помощью магнитострикционного эффекта, который заключается в способности некоторых металлов и их сплавов преобразовывать электромагнитные колебания ультразвуковой частоты (15 … 100 кГц) в механические колебания той же частоты.

Магнитострикционный эффект имеют сплавы никеля с железом (пермаллой), кобальта с железом и др. Из них изготавливают магнитострикционные преобразователи. Высокочастотные механические колебания и статические усилия сжатия вызывают разрушение оксидных пленок в месте контакта двух изделий и большие пластические деформации. В результате между сварочными поверхностями достигается прочное соединение. Процесс сопровождается повышением температуры в месте соединения. В зависимости от того, какой металл сваривается и используемый режим, температура нагрева составляет 200 … 1200 ° С. 

На ультразвуковых сварочных установках выполняют внахлестку точечные и шовные соединения из различных однородных и разнородных металлов и их сплавов толщиной 0,01 … 1 мм. Обмотка, нагреваемая током высокой частоты, охлаждается проточной водой, подаваемой в кожух преобразователя. Хорошо свариваются этим методом медь, алюминий и его сплавы, а также титан, цирконий, тантал, никель и многие другие высокопластичные металлы и их сплавы; хуже – углеродистые, жаропрочные и инструментальные стали, а также магниевые сплавы. 

Ультразвуком успешно сваривают не только металлы, но и различные неметаллические материалы, например хлорвинил, полиэтилен, капрон, нейлон, органическое стекло и т.п.. 

Схему установки, используют для точечной сварки ультразвуком. В момент подключения обмотки к источнику тока высокой частоты в магнитострикционном преобразователе образуются упругие механические колебания, которые передаются через нижний электрод на свариваемые изделия. Усилие, сжимает детали, передает на верхний электрод механизмом сжатия. Обмотка, нагреваемая током высокой частоты, охлаждается проточной водой, подаваемой в кожух преобразователя. 

При точечной сварке ультразвуком потребляется примерно в 10 … 15 раз меньше энергии по сравнению с точечной контактной сваркой.

Основными параметрами этой сварки являются усилия сжатия, продолжительность колебаний, их амплитуда и частота.