I. Что такое ультразвуковое исследование?

Ультразвуковые волны — это технология, использующая энергию, генерируемую высокочастотными колебаниями, для воздействия на поверхность заготовки, что позволяет соединять металлические детали.

II. Принцип работы ультразвуковых волн

1. Электрическая энергия преобразуется в высокочастотную механическую вибрацию, которая затем передается на сварочное сопло через акустически настроенную сварочную головку. Верхняя и нижняя заготовки трутся друг о друга под давлением с частотой 20 000 или 40 000 циклов в секунду. Совместное воздействие высокочастотной вибрации и давления распределяет тонкий слой материала и оксидов по поверхности заготовки, образуя чистый и контролируемый диффузионный сварной шов. Благодаря рекомбинации атомов между заготовками в конечном итоге формируется надежный металлургический сплавленный слой.
2. Низкочастотный ток преобразуется в высокочастотный с помощью генератора. Затем высокочастотный ток преобразуется в механическую вибрацию преобразователем. Амплитудно-модулятор и сварочная головка отвечают за регулировку амплитуды вибрации. Под определенным статическим давлением молекулярные структуры на поверхности металла трутся и сталкиваются друг с другом, обеспечивая межмолекулярное взаимопроникновение и, таким образом, завершая сварку.

Базовые знания и навыки устранения неполадок ультразвукового оборудования.

III. Распространенные неисправности при ультразвуковой сварке

(а) Неполная пайка

1. Недостаточная мощность сварочного аппарата: недостаточное давление, недостаточная амплитуда или ненадежное крепление основания.
2. Недостаточная энергия сварки: Формула для расчета выходной энергии: E = P × T = F × V × T = μN × A × f × T (где E — энергия, P — мощность, V — скорость, μ — коэффициент трения, N — давление, A — амплитуда, f — частота, T — время). Недостаток энергии приведет к некачественной сварке.
3. Наличие масляных или оксидных слоев на поверхности материала может повлиять на качество сварного соединения.
4. Если зубья слишком острые, они могут легко пробить сварной шов во время сварки.
5. Поверхность сварного соединения покрыта материалом, непригодным для ультразвуковой сварки.
6. Материалы, подвергаемые сварке, не подходят для ультразвуковой сварки.

(ii) Основание сварочной головки

Причина Когда сварочная головка или основание соприкасаются с материалом, генерируются чрезмерно высокие температуры, вызывающие молекулярное проникновение между материалом и сварочной головкой или основанием, что приводит к адгезии.

Решение :

1. Осмотрите зубья сварочной головки и основания. При сильном износе это приведет к повышению температуры, и с этим необходимо своевременно бороться.
2. Для обеспечения высокого качества сварки можно соответствующим образом увеличить мощность и сократить время сварки, чтобы уменьшить чрезмерный обмен энергией между сварочной головкой и обрабатываемым материалом.

(iii) Трещины в сварных швах

1. Образование трещин вокруг сварного шва: При сварке нескольких слоев материала край сварного шва имеет наклон. При вибрации сварочной головки на этот край оказывается растягивающее усилие, что легко может привести к образованию трещин.
2. Решение Для обеспечения равномерного распределения напряжений и снижения растягивающей силы, возникающей из-за вибрации, выполните специальную обработку кромки сварного шва.
3. Трещины вблизи паяного соединения: Вибрация паяльной головки вызывает перемещение материала вперед и назад. Например, при соединении алюминиевой фольги с батареей, сильное натяжение может легко привести к ее обрыву.
4. Решения : ① Измените направление зубчатого рисунка (например, используйте диагональные узоры), чтобы отрегулировать направление силы, действующей на материал; ② Соответственно удлините выступ, чтобы создать буферное пространство между батареей и паяным соединением.

(iv) Большие колебания выходной мощности

Причина На выходную мощность влияет множество факторов, и их необходимо проверять по отдельности.

Решение :

1. Осмотрите место установки тройного блока, проверьте его на наличие повреждений и при необходимости соберите заново.
2. Убедитесь, что винты основания надежно затянуты.
3. Проверьте наличие зазоров в месте крепления зажимного элемента основания.
4. Проверьте сварочные приспособления, чтобы убедиться в неизменности положений при сварке.
5. Проверьте поверхность материала на наличие окисления или масляных пятен.
6. Убедитесь, что характеристики поступающих материалов соответствуют друг другу (при фиксированном ходе сварочной головки различия в толщине и твердости материалов приведут к колебаниям выходной мощности).
7. Проверьте стабильность подачи воздуха на заводе и понаблюдайте за наличием колебаний показаний манометра давления всасываемого воздуха.
8. Проверьте, стабилен ли ультразвуковой выход блока питания.

(v) Перегрузка

Причины Включают две ситуации: перегрузку по мощности и перегрузку по частоте.

Решение :

1. Соответствующим образом снизьте параметры сварки.
2. Ограничьте глубину погружения сварочной головки, чтобы обеспечить поддержание определенного зазора между сварочной головкой и основанием.