Апарат ультразвукового зварювання металушироко використовується для мідних, алюмінієвих, нікелевих смуг, клем, джгутів проводів, вкладок акумуляторів, шин та інших видів з’єднання металів. Він використовує-високочастотну механічну вібрацію та зварювальний тиск для створення тертя, пластичної деформації та атомного зв’язку на поверхні розділу металів.
На відміну від зварювання плавленням, ультразвукове зварювання металу зазвичай є твердотільним-процесом з’єднання. Металу не потрібно повністю розплавлятися, тому зона теплового-впливу невелика. Це робить його придатним для прецизійної електроніки, акумуляторів нової енергії, автомобільних джгутів та електричних з’єднувачів, де важливі провідність, стабільність розмірів і якість поверхні.
Однак деформація заготовки та пошкодження поверхні все ще можуть виникнути під час виробництва. Деякі зварні шви можуть відповідати вимогам міцності, але деталь може мати глибокі сліди, зморшки, тріщини, стоншення або викривлення країв. Це особливо часто трапляється під час зварювання тонких мідних листів, алюмінієвої фольги, багатошарових батарейних контактів, нікельованих -деталей і малих клем.
Контроль пошкодження деталі — це не просто зменшення зварювальної потужності. Це вимагає належного контролю стану матеріалу, конструкції рупору, опори кріплення, параметрів зварювання, роботи та процесу перевірки.
Чому заготовки деформуються під час ультразвукового зварювання металу?
Ультразвукове зварювання металу передає енергію механічної вібрації на контактну ділянку за дуже короткий час. Якщо енергія, тиск або опора не контролюються належним чином, деталь може бути локально стиснута, подряпана, порвана або деформована.
1.Матеріальна чутливість
Різні метали по-різному реагують на ультразвукові коливання. Мідь, алюміній і нікель зазвичай зварюють за допомогою ультразвукового зварювання металів, але їх твердість, пластичність, товщина і стан поверхні сильно відрізняються.
На тонких і м’яких матеріалах більша ймовірність появи вм’ятин або вигинів під тиском і вібрацією. Більш тверді матеріали можуть вимагати більше енергії для зварювання, але занадто багато енергії може спричинити розтріскування, деформацію країв або надмірні рогові сліди.
Наприклад, при зварюванні пластинок акумулятора алюмінієва фольга, мідна фольга та багатошарова фольга часто дуже тонкі. Процес зварювання повинен створювати міцне з’єднання між шарами, не розриваючи верхній шар і не залишаючи зайвих слідів від зубців.
2. Забруднення або окислення поверхні
Ультразвукове зварювання залежить від ефективного контакту -з-металом. Масло, пил, оксидні шари, залишки або нерівне покриття можуть зменшити передачу енергії на зварювальному поєднанні.
Коли поверхня нечиста, оператори можуть спробувати збільшити амплітуду, тиск або час зварювання, щоб покращити міцність зварювання. Це часто погіршує проблему. Забруднення залишається, а деталь отримує більше механічних навантажень і більш схильна до деформації.
Для мідних та алюмінієвих деталей очищення поверхні та контроль вхідного матеріалу особливо важливі. Стабільна якість поверхні полегшує контроль процесу зварювання та знижує ризик пошкодження деталей.
3. Погана відповідність-ріжка-частинам
Зварювальний рупор є ключовим компонентом передачі енергії. Його розмір, малюнок зубів, площа контакту, твердість матеріалу та стан зношування впливають на навантаження, що прикладається до заготовки.
Якщо рогові зуби занадто гострі або глибокі, тиск стає концентрованим і може залишити глибокі сліди або навіть пробити тонкі матеріали. Якщо рупор зношений нерівномірно, енергія може концентруватися з одного боку, спричиняючи погане зварювання на одній ділянці та надмірне{1}}стиснення на іншій.
Для тонких листів, фольги, багатошарових клем і точних провідних частин рупор повинен не тільки «захоплювати» матеріал. Він також повинен збалансувати міцність зварювання, зовнішній вигляд, зменшення товщини та електричні характеристики.
4.Неправильні параметри зварювання
Основні параметри ультразвукового зварювання металу включають амплітуду, тиск зварювання, час зварювання, енергію зварювання, тиск тригера та час утримання.
Якщо амплітуда занадто висока, тертя та пластична деформація стають надмірними, що може стоншити матеріал або пошкодити поверхню. Якщо тиск занадто високий, рогові зуби можуть занадто глибоко втиснутися в деталь. Якщо час зварювання надто довгий, безперервне надходження енергії може спричинити надмірне зварювання, деформацію або пошкодження краю.
Ці параметри взаємодіють один з одним. Наприклад, збільшення амплітуди може скоротити час, необхідний для досягнення цільової енергії. Підвищення тиску також може змінити час зварювання та ступінь деформації матеріалу. З цієї причини параметри слід налаштовувати як вікно процесу, а не як окремі налаштування.
5.Недостатня підтримка приладів
Багато проблем деформації викликані поганою підтримкою кріплення, а не лише зварювальною енергією. Під час зварювання заготовка утримується між рогом і ковадлом, одночасно відчуваючи тиск і вібрацію.
Якщо опора ковадла занадто мала, позиціонування неточне, сила затиску нерівномірна або деталь частково не підтримується, область навколо зварного шва може зігнутися, зруйнуватися або зрушитися.
Для фігурних клем, складених частин, тонких стосів і компонентів довгого джгута проводів пристосування має рівномірно підтримувати зону зварювання та запобігати руху під час зварювання.
Загальні ознаки пошкодження заготовки
Пошкодження заготовки зазвичай можна визначити за зовнішнім виглядом, розмірами, механічними характеристиками та консистенцією зварного шва.
1.Глибокий поверхневий відступ
На звареній поверхні помітні важкі сліди зубів, витончення, розриви поверхні або локальні проколи. Це часто трапляється під час зварювання тонких мідних листів, алюмінієвих листів, багатошарової фольги чи нікельованих-деталей. Зазвичай це пов’язано з надмірним тиском, гострими роговими зубами, високою амплітудою або тривалим часом зварювання.
2. Викривлення або деформація краю
Після зварювання деталь перестає бути плоскою. Край може піднятися, зігнутися або мати-хвилеподібну форму поблизу зони зварювання. Це часто трапляється, коли опора пристосування слабка, матеріал дуже тонкий, енергія зварювання занадто висока або деталь відпускається до того, як зварний шов стабілізується.
3. Тріщини або розриви навколо зварного шва
Якщо матеріал має обмежену пластичність або енергія зосереджена на невеликій площі, навколо краю шва можуть з’явитися невеликі тріщини. Тверда мідь, гальвані матеріали та деталі з великою різницею товщини частіше тріскаються.
4. Нестабільна міцність зварного шва
Іноді деталь виглядає прийнятно, але тести на розтягування, тести на відрив або тести на стійкість показують нестабільні результати. Це може свідчити про нерівномірну передачу енергії, забруднення поверхні, неправильне розташування приладу або нестабільний вихід машини.
Як зменшити деформацію перед зварюванням?
Гарна підготовка є першим кроком у контролі пошкодження заготовки. Багато зварювальних дефектів виникають ще до початку фактичного циклу зварювання.
1. Перевірте матеріал, товщину та якість поверхні
Перед масовим виробництвом підтвердьте марку матеріалу, діапазон товщини, твердість, тип покриття та чистоту поверхні. Для мідних-алюмінієвих з’єднань, зварювання нікелевих смуг, зварювання контактів батареї та електричних з’єднувачів вхідні матеріали слід перевіряти на наявність окислення, мастила, задирок, складок, вигинів і зміни товщини.
Якщо поверхня має легке масло або окислення, очистіть її перед зварюванням. Деталі з серйозними вигинами, зморшками, тріщинами або пошкодженнями країв не можна зварювати безпосередньо, оскільки це може призвести до нестабільних зварних швів або вторинної деформації.
2. Використовуйте відповідний ріг і ковадло
Рожок не є універсальною частиною. При ультразвуковому зварюванні металу конструкція рупора безпосередньо впливає на якість зварювання та зовнішній вигляд заготовки.
Площа контакту повинна відповідати площі зварювання. Якщо він занадто малий, тиск стає концентрованим. Якщо він занадто великий, зварювальної енергії може бути недостатньо. Глибина зуба повинна відповідати товщині заготовки. Не можна зварювати тонкі частини з надто глибокими або гострими зубами.
Ковадло має забезпечувати достатню опору, щоб запобігти опусканню, ковзанню або вигину деталі. Слід також регулярно перевіряти паралельність рогу та ковадла, щоб уникнути нерівномірного тиску.
3. Створіть вікно практичних параметрів
Перед повним виробництвом уникайте покладатися на одне фіксоване налаштування, засноване лише на досвіді. Натомість використовуйте пробне зварювання, щоб створити надійне вікно процесу.
Почніть з матеріалу, товщини та зони зварювання. Потім крок за кроком відрегулюйте амплітуду, тиск, час або енергію. Змінюйте лише один основний параметр за раз і оцінюйте міцність зварного шва, сліди поверхні, зменшення товщини та електричний опір.
Для деталей, які легко деформуються, починайте з меншої енергії та поступово збільшуйте її, поки міцність зварного шва не відповідатиме вимогам. Це полегшує пошук найкращого балансу між міцністю та мінімальними пошкодженнями.
Як контролювати пошкодження під час зварювання?
Під час зварювання метою є підтримання стабільного споживання енергії, стабільного тиску та стабільного розташування деталей. Будь-які коливання можуть призвести до нестабільної якості зварювання.
1. Контролюйте амплітуду, щоб уникнути надмірного тертя
Вища амплітуда зазвичай створює сильніше тертя та більшу пластичну деформацію на межі розділу. Для товстих або твердих матеріалів збільшення амплітуди може допомогти утворити міцний зв’язок. Проте для тонких мідних листів, алюмінієвої фольги та нікелевих смужок надмірна амплітуда може спричинити розрив, зморшки та глибоке вдавлення.
Якщо міцність зварного шва прийнятна, але поверхневі сліди занадто глибокі, матеріал явно стоншений або край шорсткий, амплітуда може бути занадто високою. Його слід регулювати разом із тиском і часом зварювання.
2. Контролюйте тиск зварювання, щоб запобігти розчавленню
Тиск допомагає частинам контактувати одна з одною та дозволяє вібрації утворювати суцільний зварний шов. Але вищий тиск не завжди означає краще зварювання.
Якщо тиск занадто низький, деталь може зісковзнути та створити слабкий зварний шов. Якщо тиск занадто високий, рупор може надто глибоко втиснутися в матеріал, спричинивши сильні вм’ятини, витончення або тріщини.
Практичний підхід полягає в тому, щоб встановити діапазон тиску на основі товщини матеріалу та площі зварного шва, а потім підтвердити його за допомогою випробувань на розрив і візуального огляду. Якщо міцність зварювання низька, не тільки збільшуйте тиск. Перевірте також чистоту поверхні, знос рупорів, амплітуду та час зварювання.
3. Контролюйте час або енергію, щоб уникнути надмірного зварювання
Якщо час зварювання занадто короткий, з’єднання може не з’єднатися повністю. Якщо він занадто довгий, деталь може бути переварена. Ознаки надмірного зварювання включають потемнілі ділянки зварного шва, глибокі вм’ятини, викривлення країв, поділ матеріалу та тріщини навколо зварного шва.
Для масового виробництва краще використовувати обладнання з контролем енергії, контролем переміщення або контролем якості зварювання. Режим «Енергія» може допомогти підтримувати споживання енергії більш послідовним від циклу до циклу, зменшуючи варіації, спричинені невеликими різницями матеріалів.
4. Тримайте заготовку стабільною
Рух деталей під час зварювання є поширеною причиною подряпин, зсуву зварного шва та деформації країв. Деталь повинна бути розміщена акуратно, а поверхня пристосування повинна бути чистою та вільною від сміття.
Для невеликих клем, тонких стосів і багатошарових батарейних вкладок додаткові функції розташування або затискання можуть допомогти зменшити горизонтальне переміщення під час зварювання.
5. Використовуйте-моніторинг і сигналізацію в реальному часі
Хороший апарат для ультразвукового зварювання металу повинен контролювати енергію зварювання, час, потужність, об’єм і тиск. У прецизійній електроніці та виробництві акумуляторів лише візуального огляду недостатньо.
Встановіть верхню та нижню межі процесу для основних даних зварювання. Наприклад, сигнали тривоги можуть бути встановлені для надмірної енергії, ненормального часу зварювання, ненормального зміщення або недостатнього тиску. Це допомагає зупинити дефектні деталі до того, як проблема стане проблемою партії.
Як запобігти вторинним пошкодженням після зварювання?
Контроль якості зварювання не завершується після завершення зварювального циклу. Тонкі або делікатні деталі можуть деформуватися під час розвантаження, перенесення та перевірки.
1. Використовуйте правильний час утримання
Час витримки дозволяє зварюванню стабілізуватися під тиском після припинення ультразвукової вібрації. Для тонких листів, багатошарових матеріалів або деталей із строгими вимогами до площинності належний час витримки може зменшити відкидання та рух зварного шва.
Час витримки не слід збільшувати наосліп, оскільки це може сповільнити виробництво. Його слід перевірити на основі вимог до міцності зварювання, зовнішнього вигляду та тривалості циклу.
2. Обережно поводьтеся з деталями після зварювання
Після зварювання деталі потрібно акуратно зняти. Не тягніть безпосередньо за зварену ділянку та уникайте ударів деталі об краї пристосування. Для тонких або гнучких деталей використовуйте спеціальні лотки або пристосування для перенесення, щоб запобігти тиску при штабелі та пошкодженню під час транспортування.
3. Перевірте зовнішній вигляд, розміри та продуктивність
Перевірка повинна не тільки підтвердити, що деталі з’єднані. Слід також перевірити, чи відповідає зварний шов вимогам застосування.
Загальні елементи перевірки включають відступ на поверхні, положення зварного шва, зменшення товщини, міцність на розтягування, міцність на відрив, електричний опір і якість-перерізу. Для нових енергетичних батарей, силової електроніки та електричних з’єднувачів стабільний низький контактний опір є особливо важливим, оскільки з’єднання має бути міцним і електрично надійним.
Як вибрати апарат для ультразвукового зварювання металу, щоб зменшити пошкодження заготовки?
Для покупців вибір ультразвукового апарату для зварювання металу не повинен спиратися тільки на потужність або ціну. Машина повинна мати можливість постійно контролювати процес зварювання.
1. Підберіть потужність до матеріалу та товщини
Якщо потужність занадто низька, міцність зварювання може бути недостатньою. Якщо потужність надто висока та погано контрольована, деталь може бути пошкоджена.
Перед покупкою надайте постачальнику інформацію про матеріал, товщину, кількість шарів, площу зварювання, цільову міцність на розрив, вимоги до опору та виробничу потужність. Постачальник повинен рекомендувати потужність машини та рішення для зварювання на основі реальних зразків.
Тонкі клеми, нікелеві смужки та маленькі струмопровідні деталі зазвичай вимагають більш точного контролю. Для багатошарової мідної фольги, алюмінієвої фольги та більших шинних з’єднань може знадобитися більша вихідна енергія та більш стабільна зварювальна платформа.
2. Виберіть Стабільний контроль тиску
Нестабільний тиск може призвести до нерівних слідів зварювання, непостійної міцності та пошкодження заготовки. Вибирайте обладнання зі стабільним вихідним тиском, хорошою повторюваністю та легким регулюванням.
Для точного зварювання варто розглянути сервоконтроль тиску, моніторинг переміщення, налаштування тиску тригера та запис кривої зварювання.
3. Перевірте доступні режими зварювання
Потужний апарат ультразвукового зварювання металу може підтримувати режими часу, режими енергії, режими потужності або режими переміщення.
Для простих продуктів може бути достатньо режиму часу. Для матеріалів із варіаціями, високими вимогами до якості або масовим виробництвом, енергетичний режим і моніторинг переміщення є більш цінними, оскільки вони допомагають покращити послідовність.
4. Оцініть налаштування рупору та кріплення
Багато проблем, пов’язаних з деформацією, виникають через погану конструкцію рупору чи пристосування, а не сам корпус машини. Вибираючи постачальника, запитайте, чи може він надати проект рупору, розробку кріплення, зварювання зразків і валідацію процесу.
Постачальник, який може налаштувати рупор і ковадло відповідно до структури заготовки, з більшою ймовірністю вирішить проблеми з відступами, викривленнями, слабкими зварними швами та зміщенням зварних швів.
5. Шукайте запис і відстеження даних
Для нових акумуляторів, автомобільних деталей, точної електроніки й інших програм,-важливих до якості, настійно рекомендується записувати дані. Апарат повинен записувати енергію зварювання, час, потужність, тиск, переміщення та інші ключові дані.
Завдяки цьому легше відстежувати проблеми з якістю, аналізувати варіації процесу та створювати стабільні стандарти виробництва.
Поради щодо запобігання пошкодженням різних заготовок
1. Тонкі мідні та алюмінієві листи
Тонкі листи легко деформуються або деформуються. Використовуйте відповідну форму рогових зубів, уникайте надмірного тиску та амплітуди, і переконайтеся, що ковадло забезпечує достатню опору. Під час пробного зварювання перевірте глибину вдавлення, зменшення товщини та деформацію краю.
2. Багатошарова мідна та алюмінієва фольга
Багатошарові плівки вимагають міцного зчеплення між шарами, але верхній шар може порватися, якщо процес буде надто агресивним. Використовуйте стабільний контроль енергії та перевіряйте з’єднання шарів за допомогою випробування на відшарування або перевірки-перерізу. Пристосування повинно запобігати зсуву фольги перед зварюванням.
3. Вкладки батареї
Вкладки акумулятора вимагають стабільної міцності зварного шва, хорошої електропровідності та стабільного зовнішнього вигляду. Уникайте надмірної енергії, яка може вплинути на навколишні конструкції, і суворо контролюйте положення зварного шва. Алюмінієві вкладки, мідні вкладки та комбінації міді-алюмінію повинні мати окреме вікно процесу.
4. Клеми джгута проводів
Під час зварювання клем джгута проводів ослаблені жилки, неправильне розташування клем і нестійке затискання можуть вплинути на якість зварювання. Пристосування має надійно утримувати провід і клему. Різні перерізи дроту-мають використовувати різні налаштування тиску та енергії.
Контрольний список контролю за пошкодженням заготовки
| Пункт перевірки | Що перевірити | Можлива проблема |
|---|---|---|
| матеріал | Тип, товщина, твердість, кількість шарів | Тонкий або неоднорідний матеріал може деформуватися |
| Стан поверхні | Масло, оксидація, задирки, якість покриття | Нестабільна передача енергії |
| Стан рогу | Зубчастість, знос, паралельність | Глибокі сліди або місцеве заварювання |
| Ковадло і пристосування | Підтримка, позиціонування, затискання | Викривлення, ковзання, зміщення зварного шва |
| Амплітуда | Чи занадто висока | Надриви, витончення, шорсткі краї |
| Тиск | Незалежно від того, чи він занадто високий, чи занадто низький | Здавлювання, слабкі зварні шви, нестабільна міцність |
| Час або енергія | Чи не заварена деталь | Темні сліди, деформація, тріщини |
| Тримайте час | Чи достатньо | Пружинні або нестабільні зварні шви |
| поводження | Навантаження, розвантаження, трансфер | Вторинний згин або пошкодження від удару |
| Стан машини | Перетворювач, генератор, направляюча система | Нестабільний вихід і дефекти партії |
Поширені запитання
З: Чому апарат для ультразвукового зварювання металу залишає глибокі сліди на заготовці?
A: Глибокі сліди зазвичай викликані надмірним тиском, гострими роговими зубцями, високою амплітудою, тривалим часом зварювання або слабкою опорою ковадла. Рішення полягає не тільки в зменшенні одного параметра, але й у перевірці ріжка, пристосування, поверхні заготовки та стійкості верстата.
З: Чи завжди деформація заготовки означає, що потужність зварювання надто висока?
Відповідь: Ні. Висока потужність може спричинити деформацію, але погана опора кріплення, нерівний контакт рогів, незбалансований тиск, забруднення поверхні та зміна товщини матеріалу також можуть спричинити деформацію. Найкращий підхід — визначити, де відбувається деформація, а потім крок за кроком перевірити процес.
З: Як можна зварювати тонкі мідні або алюмінієві листи з меншим відступом?
A: Використовуйте візерунок із роговими зубами, який підходить для тонких матеріалів, уникайте надмірного тиску та амплітуди та забезпечте достатню опору для ковадла. Під час пробного зварювання починайте з нижчої енергії, потім поступово збільшуйте, поки не буде досягнута необхідна міцність.
З: Чи можу я збільшити час зварювання, якщо міцність зварного шва занадто низька?
A: Не відразу. Збільшення часу зварювання може підвищити міцність, але також може спричинити надмірне зварювання та деформацію. Спочатку перевірте чистоту поверхні, стан рупору та розташування пристосування. Потім відрегулюйте амплітуду, тиск або енергію невеликими кроками та підтвердьте результат тестуванням на тягу та візуальним оглядом.
З: Як вибрати правильний ультразвуковий зварювальний апарат для моєї заготовки?
A: Надайте постачальнику інформацію про свій матеріал, товщину, кількість шарів, площу зварного шва, цільову міцність на розрив, вимоги до опору та виробничу потужність. Надійний постачальник повинен підтримувати зварювання зразків, проектування рупорів і пристосувань, тестування параметрів і керівництво виробничим процесом.
Висновок
Запобігання пошкодженню заготовки під час ультразвукового зварювання металу полягає не лише в зниженні енергії зварювання. Ключовим моментом є відповідність енергії, тиску, конструкції рупора, підтримки кріплення та стану матеріалу.
Для прецизійної електроніки, нових енергетичних батарей, автомобільних джгутів проводів і струмопровідних металевих компонентів стабільна якість зварювання залежить не лише від потужності машини. Це також залежить від відповідного вікна процесу, надійної конструкції пристосування, належного підбору рупорів і послідовного керування машиною.
Вибираючи апарат для ультразвукового зварювання металу, покупці не повинні порівнювати тільки ціну і номінальну потужність. Вони також повинні оцінити результати зварювання зразків, контроль деформації, стабільність зварювальних даних, налаштування рупорів і пристосувань, а також досвід процесу постачальника. Це допомагає отримати міцні зварні шви, одночасно зменшуючи поглиблення, викривлення, розтріскування та дефекти партії.
Отримайте рішення для зварювання
