Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 49. Сварка с использованием ультразвука

Ультразвук — это волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц твердых тел, жидкостей, газов, происходящее с частотой более 16—20 кГц.

Сущность процесса ультразвуковой сварки состоит в том, что при приложении колебаний высокой частоты к свариваемым деталям в них возникают касательные напряжения, вызывающие пластические деформации материала свариваемых поверхностей [9].


В результате механических колебаний в месте соединения металла развивается повышенная температура, зависящая от свойств свариваемого материала. Эта температура способствует возникновению пластического состояния материалов и их соединению. В местах сварки образуются совместные кристаллы, обеспечивающие прочность сварного соединения.

Длительность процесса сварки исчисляется для деталей малой толщины долями секунды. Схема установки, разработанной МВТУ и МЭИ, для получения точечных соединений ультразвуком показана на рис. 129. Вибратор 7, обмотка которого питается током высокой частоты, изготовлен из пирмендюра и охлаждается водой. Вибратор служит для преобразования тока высокой частоты в механические колебания, которые передаются на волновод 2, являющийся одновременно усилителем-концентратором механических колебаний.

На конце волновода имеется выступ 3, который служит одним из электродов. При сварке деталь4 зажимают между выступом3 волновода и подвижным зажимом 5, через который передается на деталь необходимое для сварки давление. Сварка происходит в момент включения электрического тока высокой частоты на обмотку вибратора.

Сварка ультразвуком по сравнению с другими видами сварки имеет ряд преимуществ:

не происходит нагрева значительных объемов металла до температуры плавления или близких к ней. В связи с этим сварка ультразвуком незначительно изменяет физико-химические свойства металла;

для получения сварного соединения требуется малая электрическая мощность;

возможность производить сварку плакированных и оксидированных поверхностей, так как при этом способе сварки' пластические деформации происходят лишь в тонком слое у поверхности соприкосновения соединяемых деталей, способствующих разрушению хрупких окисных и других имеющихся здесь пленок. Не требуется тщательная подготовка поверхностей свариваемых деталей, обычно ограничиваются их обезжириванием.

Этот способ можно применять как для сварки двух листов малой толщины, так и для пакетной сварки, сварки разнородных металлов (нержавеющих сталей с алюминием, меди с алюминием и др.), деталей малой и большой толщины, трудносвариваемых металлов (молибдена, вольфрама, тантала, циркония и др.), а также для сварки пластмасс.

Экспериментально установлено, что прочность соединения, выполненного сваркой ультразвуком, во многих случаях превосходит прочность соединения, полученного контактной сваркой.

Рекомендуемые режимы сварки алюминия и его сплавов, меди, титана и его сплавов, циркония приведены в табл. 157.

При сварке сталей различных толщин колебания вводят со стороны более тонкой детали. Технические характеристики установок для выполнения сварки ультразвуком приведены в табл. 158.

вверх страницы