Das Prinzip des Ultraschall-Metallschweißens und seine häufigsten Anwendungen
Als ein weiteres aufkommendes Ultraschallschweißverfahren nach der Ultraschall-Kunststoffschweißen-Ultraschall-Metallschweißtechnologie hat es den Vorteil, dass andere Schweißverfahren beim Schweißen gleicher und unterschiedlicher Metalle nicht mithalten können. Ultraschall-Metallschweißen erfordert kein Flussmittel und keine externe Wärmequelle, verformt sich nicht durch Hitze, hat keine Eigenspannungen und erfordert keine hohe Vorbehandlung der Schweißnaht. Es kann nicht nur die gleiche Art von Metall schweißen, sondern kann auch höhere Schweißanforderungen für unterschiedliche Metalle erfüllen und kann dünne Bleche oder dünne Drähte auf dicken Blechen schweißen. Das Ultraschallschweißen von guten Leitern verbraucht viel weniger Energie als das Stromschweißen. Ultraschallbonden ist eine Anwendung mit geringer Leistung beim Ultraschall-Metallschweißen und wird häufig zum Schweißen von Transistoren oder integrierten Schaltungsleitungen verwendet. Bei Verwendung zum Dichtschweißen von Medikamenten und explosiven Materialien kann es die Verunreinigung von Medikamenten durch gelöste Substanzen im allgemeinen Schweißverfahren vermeiden und wird keine Explosion durch Hitze oder Funken verursachen. Das Ultraschall-Metallschweißen hat viele Vorteile wie hohe Geschwindigkeit, Energieeinsparung, hohe Haftfestigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit, keine Funken und Festkörperverarbeitung.
Das Ultraschallschweißen von Metall wurde in den 1830er Jahren zufällig entdeckt. Damals wurde bei der Strompunktschweißelektrode plus Ultraschall-Vibrationsprüfung festgestellt, dass sie stromlos geschweißt werden kann, so dass die Ultraschall-Metallkaltschweißtechnologie entwickelt wurde.
Prinzip des Ultraschall-Metallschweißens:
Das Ultraschall-Metallschweißverfahren dient hauptsächlich der hochfrequenten mechanischen Schwingung zwischen der Schnittstelle des zu schweißenden Werkstücks unter Einwirkung von Schweißdruck, die Scherkraft erzeugt, und erzeugt während des Reibungsprozesses Wärme, die eine plastische Verformung induziert, so dass das Werkstück eine feste Phasenverbindung erreicht. Zustand. Das Prinzip des Ultraschall-Metallschweißens ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Ultraschallgenerator wandelt den 50Hz-Netzfrequenzstrom in einen 16-80 kHz Resonanzstrom um, überträgt den Resonanzstrom durch den inversen piezoelektrischen Effekt auf den Ultraschallwandler, wandelt ihn in elastische mechanische Energie um , und verstärkt dann die Amplitude durch das Horn, und schließlich wird die elastische Schwingungsenergie von der oberen Sonotrode auf das Werkstück übertragen. Das akustische System besteht aus Wandler, Horn, oberer Sonotrode und Klemmmechanismus. Wenn das System arbeitet, stimmt die Frequenz des oszillierenden Stroms im Generator mit der Eigenfrequenz des akustischen Systems überein und das gesamte System befindet sich in Resonanz. Beim Druck auf das Werkstück überträgt es auch elastische Schwingungsenergie, die schließlich in Reibarbeit, Verformungsenergie und Wärmeenergie zwischen oberem und unterem Werkstück umgewandelt wird, wodurch es in kurzer Zeit in den Schweißzustand gelangen kann.
Vorteile des Ultraschall-Metallschweißens:
Das Ultraschall-Metallschweißen ist eine brandneue Technologie, deren Forschung und Anwendung sich noch in der Entwicklungsphase befinden, aber es besteht kein Zweifel, dass es der traditionellen Schweißtechnologie in vielerlei Hinsicht überlegen ist, insbesondere in folgenden Punkten.
1. Niedriger Druck und geringer Energieverbrauch
Der größte Vorteil des Ultraschall-Metallschweißens im Gegensatz zum herkömmlichen Schweißen ist der niedrige Druck und der geringe Energieverbrauch, wodurch Energiekosten in hohem Maße eingespart werden, und es kann auch verschiedene Arten von Metallmaterialien miteinander verschweißen, wodurch die ursprünglichen technischen Grenzen durchbrochen werden. Der Flaschenhals des ungleichen Metallschweißens ist nicht realisierbar. Darüber hinaus können beim Rapid Prototyping von Metallteilen einige funktionale Geräte eingebettet werden, um intelligente Metallmatrix-Verbundmaterialien zu realisieren, die mit herkömmlicher Schweißtechnologie nicht erreicht werden können.
2. Schnelle Geschwindigkeit und hohe Stabilität
Das Ultraschall-Metallschweißen kann die Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit durch Punktschweißen und kontinuierliches Schweißen sicherstellen. Es kann nicht nur Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften schweißen, sondern gilt auch für die großen Dicken- und Dickenunterschiede, die mit anderen Technologien und zwischen mehrschichtigen Blechen nicht erreicht werden können. Schweißen. Aufgrund seiner sehr hohen Lötstellenfestigkeit weist es eine gute Stabilität auf.
3. Einfaches Verfahren und hohe Präzision
Die Ultraschall-Metallschweißtechnik kann mit einem einfachen Verfahren während des Schweißprozesses die Qualität des geschweißten Produkts gewährleisten. Die Einfachheit des Verfahrens spiegelt sich in folgenden Punkten wider: Erstens kommt es ohne Wasserkühlung und Gasschutz aus und macht das Schweißen von Fertigprodukten überflüssig. Entwärmungsverfahren; zweitens wird kein Schweißdraht verwendet und das geschweißte Metall wird nicht direkt erhitzt, wodurch der Energieverlust reduziert und Erwärmungsprobleme vermieden werden; Schließlich ist keine Zugabe von Flussmittel erforderlich, wodurch eine spätere Reinigung und der Umweltschutz des Endprodukts entfallen. Das Ultraschall-Metallschweißen verwendet auch eine leistungselektronische Schaltung, die durch elektrische Steuerung ein Schweißen mit hoher Dichte erreichen kann.
Anwendung des Ultraschall-Metallschweißens:
Gegenwärtig hat das Ultraschall-Metallschweißen vier Hauptanwendungen: Punktschweißen, Nahtschweißen, Kabelbaum- und Rohrversiegelung, die in verschiedenen Bereichen wie Automobilen, Kältetechnik, Solarenergie, Batterien und Elektronik weit verbreitet sind.
Zu den spezifischen Anwendungen des Ultraschall-Metallschweißens gehören derzeit vor allem:
1. Schweißen von mehrschichtigen positiven und negativen Elektroden der Energiebatterie; Schweißen von Nickelgewebe und Nickelblech der Nickel-Wasserstoff-Batterie;
2. Schweißen der Kupferfolie und des Nickelblechs der Lithiumbatterie und der Polymerbatterie; Schweißen von Aluminiumfolie und Aluminiumblech; Schweißen von Aluminiumblech und Nickelblech;
3. Automobilkabelbaum; Drahtformung; gegenseitiges Schweißen von Drähten; mehrere Drähte werden miteinander verschweißt, um einen Drahtknoten zu bilden; Kupfer- und Aluminiumdraht-Umwandlungsdrähte, -Kabel und verschiedene elektronische Komponenten, Kontakte, Stecker und Klemmen werden geschweißt;
4. Solarzellen, flache wärmeabsorbierende Solarpaneele, Aluminium-Kunststoff-Verbundrohr-Rollenschweißen, Kupfer- und Aluminiumplattenspleißen;
5. Schweißen von Hochstromkontakten, Kontakten und unterschiedlichen Metallblechen wie elektromagnetischen Schaltern und Schaltern ohne Sicherungen;
6. Abdichten von Kupferrohren in Kühlschränken, Klimaanlagen und anderen Industrien; Schweißen von Kupfer- und Aluminiumrohren für Vakuumgeräte usw.
Das Ultraschall-Metallschweißen ist eine aufstrebende spezielle Verfahrenstechnik, die der traditionellen Schweißtechnik in vielerlei Hinsicht überlegen ist und ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Bereichen hat. Diese fortschrittliche Schweißtechnologie ist nicht nur eine wichtige Manifestation des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts, sondern auch ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung der menschlichen Gesellschaft.
