Ультразвуковая сварка

На рис. 5 приведена ручная ультразвуковая установкадля сварки полимеров МЭФ332 [4]. Она состоит из блока управления (генератора), который оснащенорганами управления и индикации. Акустическая система выполнена на пьезоэлементах счастотой 22 кГц. Рабочая часть установки представляет собой ручной инструмент с цилиндрическим концентратором и пистолетной рукояткой. Для того, чтобы обеспечить высокую производительность выполнения сварныхсоединений разработана концепция создания автоматизированных линий, которые позволяют осуществлять сварку сминимальным участием оператора.Рис. 5. Ручная ультразвуковая установка для сварки полимеров МЭФ332Общая структурная схема управленияпроцессом ультразвуковой сварки изделий на автоматизированных линиях приведена на рис. 6[5, 6].Рис. 6. Общая структурная схемаавтоматизированной сварочной линииОсновные составляющие автоматизированной сварочной линии [5, 6]:– блок индикации, отвечает за связьс оператором, обеспечивает вводуправляющей информации, выводинформационных сообщений;– один или несколько ультразвуковыхгенераторов на базе пьезоэлектрических колебательных систем, которые обеспечивают необходимую амплитуду колебаний сварочныхинструментов;– системы управления приводамиперемещения свариваемого изделия иколебательной системы.– система прижима, которая предназначена для сжатия свариваемого изделия междусварочными инструментами и опорами.Ультразвуковой генератор включает в себя регулятор напряжения, инвертор, согласующее звено, колебательную систему и управляющий контроллер[5, 6].Блок управления приводами содержит датчик торможения, датчик остановки, управляющий контроллер, драйвера шаговых двигателей и шаговые двигатели.Блок управления системой прижима включает в себя управляющий микроконтроллер, клапаны управленияпеневмоцилиндрами и датчики положенияпневмоцилиндров. Алгоритм выполнения сварногосоединения в автоматизированныхварочных линиях представляет собойвыполнение следующих основных действий[5, 6]:- установка заготовок свариваемогоизделия;- транспортировка заготовок в зонусварки;- прижим заготовок;- ультразвуковое воздействие.- выдержка необходимого временистабилизации сваренного шва;- транспортировка сваренного изделияв зону сброса готовых изделий.Примеры практической реализациисварочных линий приведены на рис. 7, 8.Рис. 7. Линия для соединения двухполусфер из термопластичных материаловРис. 8. Линия для шовно-шаговой сваркипо контуруЗаключениеУльтразвуковая сварка применяется для соединения металлов и пластмасс. Основана на использовании энергии механических колебаний сварочного наконечника. Позволяет соединять самые разнообразные металлы и полупроводники без их значительного нагрева или деформации.Для получения ультразвуковых механических колебаний может использоваться магнитострикционный эффект и пьезоэффект.Основными показателями ультразвуковой сварки являются частота и амплитуда колебаний сварочного наконечника, величина усилия и продолжительность процесса.Ультразвуковая сварка с физической точки зрения предусматривает нагрев изделий, активизация диффузии в зоне контакта, образование молекулярных связей между поверхностными слоями, затвердевание и образование прочного шва.Ультразвуковая сварка выполняется на специальных установках, в которых имеется генератор электромагнитных волн высокой частоты. Кроме того, имеется механическая колебательная система, аппаратура управления процессом сварки и привод, который создает давление на сварное соединение.Таким образом, ультразвуковая сварка обладает уникальными технологическими свойствами, состоящими в возможность соединения без предварительной подготовки поверхности свариваемых деталей. Процесс сварки отличается высокой скоростью, экологической чистотой и экономичность.Разработанная концепция построения автоматизированных линий позволяет разрабатывать и реализовывать на практике автоматизированные линии для сварки разнообразных по форме и размерам изделий из различных по свойствам материалов.Список использованной литературыЛанин В. Л. Ультразвуковая конструкционная сварка в технологии электроники / В.Л. Ланин, ХиеуВыонг // Производство электроники,№ 3, 2017. - С. 102–105.Петушко И.В. Оборудование для ультразвуковой сварки. - СПб : ОАО «Андреевский издательский дом», 2007. – 166 с.Солнцев Ю.П., Ермаков Б. С., Пирайнен В.Ю. Технология конструкционных материалов : учебник для вузов . -изд. 5-е, стереотип.- СПб. : ХИМИЗДАТ, 2017. - 504 с.Специальные методы сварки : лабораторные работы для бакалавров направления 15.03.01 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства» очной и заочной форм обучения: учебно-методическое пособие / сост. В.Н. Стаценко; Инженерная школа ДВФУ. – Владивосток :Дальневост. федерал. ун-т, 2017. – 53 с.Хмелев В. Н., Хмелев С. С., Сливин А. Н., Абрамов А. Д. Ультразвуковая сварка термопластичных материалов: монография. - Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2014. - 281 с.Хмелев В.Н., Генне Д.В., Абраменко Д.С., Хмелев С.С. Автоматизация ультразвуковой сварки // Ползуновский вестник, № 2, 2015. – С. 55-58.Холопов Ю.В. Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов. - Л. : Машиностроение, 1988. – 224 с.