Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 117
Текст из файла (страница 117)
1; <в золнозед; 5, <в пассивные на- кладки преобразователя; г — аз>взвыв злемевт лрззбразезатзлз — пьезозерамвчзсзоз кольцо. И' = Тззз соз ф; необходимая для С. энергия Е = И'т. Мощности устройств для УЗ-вой С. составляют от единиц Вт до кВт. Параметрами режима С. нвляются сила Л', амплитуда колебаний наконечника зз, свяаанная с Т„, и время С. т. Относительно выбора первых трех параметров скааано выше, время т подбирается экспериментально н определяет энергию, необходимую для образования соединения.
Напр,, при микросварке алюминиевого проводника 312 СВАРКА диаметром 25 мкм с плйнкой алюминия толщиной 1 мкм, нанесенной на кремниевую подложку, )у' = 0,3 — 0,4 Н, $а = 2 — 5 мкм, ) = 60 кГц, т =- 0,1— 0,2 с, затрачиваеиая электрич. мощность И', = 20 — 50 Вт. Нримерно при таких же параметрах производится приварка алюминиевых и золотых проводников к чистым поверхностям полупроводниковых кристаллов.
С. медной фольги толщиной 0,2 мм в режиме 1 =- 20 кГц, )У = 900 Н, $а =- 7 мкм осущеатвляется за время 0,3 — 0,5 с при затрачиваемой мощности И', .== 1,2 «Вт, Медныа листы толщиной 1,0 мм соединяются при Х вЂ”.— 4400 Н, Ва —— 13 — 15 мкм, 1 = 20 кГц эа время 1,2 — 1,3 с при И'„= — 4 кВт. Ври УЗ-вой С, лзеталлоз необходимо обеспечить отсутствие адгезии (сляпания) сварочного наконечника к детали. Наконечник, испытывающий переиенные механич. и тепловые нагрузки, должен обладать высокой усталостной стойкоатью. Зткм требованиям удовлетворяют наконечники с малотеплопроводными наплавками.
УЗ-вая С. металлов применяется в «риборостроении, микроалектронике, электронике; она используется также для саединенил рулонов фольг непрерывным швом со скоростью 2 м!мин, для сварки листов хзедк и алюминиевых сплавов толщиной Э 1 мм. Нредельная толщина детали, взаимодействующей с наконечником, ограничена: даже для весьма пластичных металлов — Сп и А)— она не превосходит 1 — 3 мм. Разнообразие применений определяется большим количеством сочетаний равличных металлов, соединяемых с помощью УЗ-вой С. (рис. 4). Кроме того, при УЗ-вой С.
сводится к минимуму термич. воздействие (темп-ра в зоне С. не презызпает 0,5 абсолютной темп-ры плавления свариваемого металла) и отсутствуют изменения структуры материала, характерные для С. плавлением. Зто преимущество УЗ-вой С. существенно для ее применений в микроэлектронике, где она заменяет термокомпрессионную С. В ряде случаев только УЗ-вая С. обеспечивает нужное качество соединений, напр. С. дисперсионно упрочненного торием никеля, С.
весьма тонких фольг, а также С. фольги илк тонкой проволоки с массивными деталями, С. оксидиро- ванной алюминиевой фольги при изготовлении конденсаторов, микросварка в полупроводниковых приборах и соединение выводов интегральных схем. Для полученных с помощью УЗ-зой С. соединений характерны высокая за об ух ма сара и тб ю и гь А) прочность и пластичность, низкий уровень остаточных напряжений, стабильность качества, хорошая усталостная стойкость и стоикость в агрессивных аредах, герметичность соединений а замкнутым швом. Сварка полимерных материалов. УЗ-вая С, пряменяется для свариеания поликарбонатов,стирала, полипропилена, поливинилхлорида и др.
материалов, обычно без их расплавления. В этом случае свароч- Ряа. З. Схема уставовкз язн ультразаукааай саараа цалакаряых катарвалаа: С 3 — соединяемые материалы; б— опора; б — ааарачкмй яакааачяаа; б — залаавая-аанцеатратар аалчволновой яля волновой длины; б — яагзитаатрицциааяый преобра- зователь. ный наконечник 4 (рис. 5), прижатый силой зу к поверхности соединяемых листов (или деталей) 1 и 2, колеблется с УЗ-вой частотой ) =- 20 — 100 кГц и амплитудой $а.
Направление колебаний обычно совпадает с направлением действия силы У и перпендикулярно поверхности соприкосновения листов. Можно использовать также ориентации колебаний, характерные для УЗ-вой С. металлов. В результате СВИСТКИ 313 совместного действия силы Дг и УЗ-вых колебаний происходит соединение листов или деталей из полимерных материалов эа время т от 0,1 до 5 — 10 с в зависимости от толщины материалов. Основные параметры режима УЗ-вой С. полимерных материалов те же, что и для С. металлов: Х, 99, т. Однако при С, полимеров величина гУ в несколько раз меныпе (десятки — сотни Н), а величина 99 в несколько раз больше (25 — 70 мкм), чем при УЗ-вой С, металлов.
Под действием УЗ-вых напряжений пластичность полимера возрастает либо во всем объеме между сварочным наконечником и опорой (при сварке тонких пленок), либо только в объеме зоны контакта соединяемых материалов, где имеются естественные или специально создаваемые неровности соединяемых поверхностей (сварка объелгных деталей). При этом вначале образуется фиаич. контакт поверхноатей и происходит активация иола- мерных молекул за счет разрыва химич.
свяаеи, затем начинается химич. вваимодействие соединяемых материалов, переходящее в объемное взаимодействие в зоне соединения. Глгстерезисные потери при деформировании полимерного материала с УЗ-вой частотой обусловливают его нагрев до теип-р, соответствуюп)их вязкотекучему состоянию (аморфные полимеры) или плавлению кристаллов (частично кристаллнч. полимеры). При темп-рах высокозластичного состояния происходит диффузия отдельных сегментов макромолекул свариваемых полимеров, а в ряде случаев — и перемешивание вязкотекучего полимерного материала.
При С. двух термопластов различных марок возникают химич. превращения. Величина сегмента макромолекулы определяет свариваемость материала: чем болыпе сегмент (жестче макроиолекула), тем лучпге свариваемасть. На прочность соединения, кроме основных параметров режима, влияют физико-механич. характеристики объекта сварки, геометрия и размеры УЗ- вого инструмента. Обычно прочность соединений составляет от 50 до 7099 прочности соединяемого материала. Толщины соединяемых материалов составляют от единиц мкм (пленки) до единиц мм (ткани, объемные детали).
Напр., хороню свариваются вини- пласт, органич. стекло, полистирол, полиамиды, полиэтилентерефталат толщиной 10 — 40 мкм, полиэтилен толщиной О,З вЂ” 10 мм, а также ткани из полиамидов (капрон) и полиэтилентерефталатов (лавсан) толщиной 0,2 — 0,3 мм. Сварочные устройства представляют собой или ручные сварочные пистолеты для шовной сварки, или стационарные машины для сварки по контуру прерывистым или непрерывным швом. Прн т. н.
дистанционной С. пользуются стержневыми инструментами сложной фориы. УЗ-вые сварочные инструменты выполняются иа малотеплопроводных материалов с высокой механич, добротностью. Преимуществамк УЗ-вой С. полимерных материалов являются: воаможность С. объектов с загрязненными нли покрытыми инородными пленками поверхностями; локальное выделение тепла в зоне С.
и отсутствие перегрева материала; получение соединений в труднодоступных местах; С. материалов с узким интервалом кристаллизации. С помощью УЗ хорошо соединяются и такие материалы, как искусственные ножи, натуральные ткани с синтетическимн, дублированные синтотич. ткани, синтетич. нити на ткацкях станках, кинопленка и магнитофонные ленты. УЗ-вая С. успешно применяется для С. корпусов микродвигателей, игрушек, губ, банок, контейнеров с продуктаии ит. и. Лит.. Х з к з п з з Ю. В., Ультразвуки взк сварка, Л ., 1972, М в и к ч в к ч А. М., Укьтрзззукззай сварка металлов, з кк.; Фкзэчзсккз чоковы ультраззукззза тзхкакогак, М., 1979; В ил к о з С. С., О р з з з Ю. Н., Ч з р к к к Б.
Я., Сварка пчасткзсс ультразвуком, М., 197)к Ф а З з р и а в В. Т., Соевкйзкве тзксткльких материалов ультразвуком, М., 1977, Л. Ы. Мии«ивич, СВИСТКИ вЂ” механические устройства дли преобрааования кинетич. энергии с1руи в энергию акустич. колебаний; их работа основана на возникновении автоколебаний в струе прп ее взаимодействии с препятствием в виде острой кромки клина или резонирующей полости. В отличие от гирек в С. нет движущихся деталей, поэтому они более просты по конструкции и удобны в эксплуатация.
По типу рабочего тела и среды, для к-рой они предназначены, С. делятся на гаэоные и жидкостные. Отличительная особенность газовых С, как газзгтруиккх изкучитекей соетоит в топ, чтО онп СВИСТНИ работают при докрнтич. перепадах давления, вследствие чего их кпд относительно высок, а акустич. мощность иеведика. Распространение получили три типа газовых С.— вихревые, Галы«на гвипики и несколько раановидностей «губных> С. (напр., С.
Левавассера). Простейшая лгодель вихревого С. представляет собой цилиндрич. камору 2 (рис. 1), в к-рую газ подается через Рмс. «. Схема вихревого сзвстиа: г- входкиа патрубск; а — змхрееан камера; «в вихревая груби«. Стрелками иска««иа направление дзкжекия газа. тангонциально расположенную трубку 1. Образовавшийся в камере вихревой поток поступает в расположенную по оси выходную трубку 8 меньшего диаметра, где интенсивность вихря ревко возрастает, и благодаря этому давление на оси становится значительно ниже атыосферного; перепад давлений периодически выравнивается в результате проскока газа из атмосферы в выходную трубку и нару«пения структуры вихря.
При этом давление на выходе С. меняется с частотой П определяемой диаметролг камеры Э и перепадом давлений Р, и Р, на входе и выходе Сл аи «ГР,— Р яр 1 Р, (г — скорость ввука,а — иоэфф., учитывающий снижение тангенциальной скорости в камере пэ-за трения). Вихревой С. представляет собой акустич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
