اللحام بالموجات فوق الصوتية
يستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية اهتزازات صوتية بالموجات فوق الصوتية عالية التردد يتم تطبيقها على الأجزاء المرتبطة التي يتم تجميعها معًا تحت ضغط منخفض. غالبًا ما تستخدم طريقة اللحام هذه للانضمام إلى اللدائن الحرارية وعندما لا يكون اللحام أو اللحام أو اللصق مناسبًا.
على الرغم من تطوير اللحام بالموجات فوق الصوتية في وقت مبكر من الأربعينيات ، فقد تم استخدامه لأول مرة صناعيًا في أوائل الستينيات من القرن الماضي لحام الأسلاك الدقيقة في صناعة الإلكترونيات. في عام 1963 ، بدأ استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية لربط البولي إيثيلين. منذ ذلك الحين ، تم استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية في لحام الألومنيوم والصفائح المعدنية الرقيقة في صناعة السيارات (وحدات الإشعال ، والأسلاك الطرفية ، والأسلاك).
ترجع العملية البطيئة للتعرف على مزايا اللحام بالموجات فوق الصوتية في الصناعة إلى الافتقار إلى معدات الموجات فوق الصوتية القوية التي يمكن أن تضمن جودة لحام ثابتة حتى للأجزاء الكبيرة.نتيجة لذلك ، تركز البحث في الثمانينيات والتسعينيات بشكل أساسي على تطوير معدات الموجات فوق الصوتية.
على الرغم من أن اللحام بالموجات فوق الصوتية يستخدم الاهتزازات ، إلا أن هذه الطريقة تختلف عن "اللحام بالاهتزاز" ، المعروف أيضًا باسم اللحام الاحتكاكي. في حالة اللحام بالاهتزاز ، يتم تثبيت أحد الأجزاء المراد ربطها في مكانها والآخر يتأرجح (بواسطة محرك كهرومغناطيسي أو هيدروليكي).
يعمل اللحام بالموجات فوق الصوتية على تثبيت الجزأين في مكانهما ويستخدم موجات صوتية عالية التردد لإحداث احتكاك. تخلق الطاقة الصوتية احتكاكًا وتنتج حرارة ينتج عنها لحام الأجزاء في أقل من ثانية ، مما يجعل اللحام بالموجات فوق الصوتية أحد أسرع اللحامات استخدامًا اليوم.
عملية اللحام بالموجات فوق الصوتية مؤتمتة بالكامل ويتم تنفيذها على تركيبات خاصة. يظهر مبدأ اللحام بالموجات فوق الصوتية في الشكل. 1 ، ويظهر تكوين التثبيت النموذجي في الشكل. 2.
أرز. 1. مبدأ اللحام بالموجات فوق الصوتية: أ - محاذاة الأجزاء ، ب - ملامسة الأجزاء مع الطرف ، ج - تطبيق الضغط ، د - اللحام ، الإمساك الإلكتروني ، و - رفع الطرف
أرز. 2. رسم تخطيطي لتجميع اللحام الصوتي
يستخدم المولد (في وحدة منفصلة) لتحويل الاهتزازات الكهربائية من الشبكة إلى ترددات عالية (20 ... 60 كيلو هرتز) ، محول الطاقة ، باستخدام عناصر كهرضغطية ، يحول الاهتزازات الكهربائية إلى اهتزازات صوتية. يعد مكبر الصوت و سونوترود عناصر رنانة سلبية للتركيب تعمل على نقل الاهتزازات من محول الطاقة إلى الأجزاء.
عادةً ما تكون آلات اللحام بالموجات فوق الصوتية مجهزة بمجموعة من مكبرات الصوت بنسب تحويل إزاحة مختلفة.يتم تحديد شكل سونوترود من خلال تكوين اللحام المطلوب. يتم إنشاء التذبذبات الشعاعية الطولية والحافة وغيرها من الموجات اعتمادًا على شكل الموجة الصوتية. كل التماس يتطلب سونوترود خاصة به.
يتمثل الجوهر المادي للعملية في ظهور اهتزازات قوية جدًا ذات سعة صغيرة عند ملامسة جزأين. يعمل الاهتزاز مع الضغط على إزالة الشوائب والأكاسيد من سطح الأجزاء. تبدأ الإلكترونات في التدفق بين الأجزاء ، وتشكل خطًا معدنيًا.
يعتبر اللحام بالموجات فوق الصوتية مثاليًا لعمل التوصيلات الكهربائية ، ولحام الألمنيوم والنحاس ، وختم أطراف الأنابيب النحاسية ، ولحام البلاستيك ، ودمج الأجزاء المعدنية في البلاستيك.
أرز. 3. وصلات اللحام بالموجات فوق الصوتية
يسمح اللحام بالموجات فوق الصوتية للبلاستيك بوصلات أكثر موثوقية من الطرق الأخرى. في هذه الحالة ، يختلف اللحام بالموجات فوق الصوتية للبلاستيك اختلافًا جوهريًا عن معادن اللحام.
أولاً ، يحدث اللحام بالموجات فوق الصوتية للمعادن عن طريق الاهتزازات المستعرضة الموازية للأسطح الملحومة. يستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية للبلاستيك اهتزازات طولية طبيعية (أي عند الزوايا اليمنى) للأسطح التي يتم لحامها. شكل السونوترود ، الذي ينقل الاهتزازات فوق الصوتية إلى طبقات معدنية وبلاستيكية ، مختلف تمامًا أيضًا.
ثانيًا ، عند لحام المعادن ، يتم إنشاء خط اللحام عن طريق التفاعل الاحتكاكي للأسطح ، مما يؤدي إلى إنشاء اتصال صلب دون إذابة المادة.يعتمد اللحام بالموجات فوق الصوتية للأجزاء البلاستيكية على صهر المواد بنفس طريقة العديد من طرق اللحام التقليدية الأخرى ، مثل اللحام بالقوس أو المقاومة أو اللحام بالليزر) ، ولكن في درجات حرارة أقل بكثير.
أرز. 4. معدات اللحام بالموجات فوق الصوتية
مزايا اللحام بالموجات فوق الصوتية:
1. لا يتطلب تنظيف سطح خاص.
2. لا حاجة إلى جو وقائي.
3. لا يلزم وجود مواد مستهلكة للحام (سلك ، أقطاب كهربائية ، لحام ، إلخ).
4. انخفاض استهلاك الطاقة.
5. وقت قصير للربط لتشكيل مفصل (حوالي ربع ثانية).
6. أتمتة كاملة لعملية اللحام وإمكانية التكامل السهل مع عمليات الإنتاج الأخرى.
7. إمكانية استخدام مواد اللحام ذات الطبيعة المختلفة ، بما في ذلك المواد الحساسة لدرجات الحرارة المرتفعة ، حيث يتم توليد قدر ضئيل من الحرارة أثناء اللحام.
8. اللحام بجميع أنواع التفاصيل.
9. اللحامات التي تم إنشاؤها من خلال هذه العملية ممتعة بصريًا وأنيقة.
10. لا يستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية المواد الكيميائية المسببة للتآكل وينتج كمية قليلة من الأبخرة ، على عكس الطرق الأخرى.
حدود اللحام بالموجات فوق الصوتية:
1. أخطر قيود استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية هو حجم الأجزاء الملحومة - لا يزيد عن 250 مم. ويرجع ذلك إلى القيود المفروضة على قدرة خرج محول الطاقة ، وعدم قدرة الموجات فوق الصوتية لنقل الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة ، وصعوبة التحكم في السعة.
2. يتطلب اللحام بالموجات فوق الصوتية أيضًا محتوى رطوبة أقل في المواد التي يتم ربطها.خلاف ذلك ، يفضل اللحام الاهتزازي.
3. اللحام بالموجات فوق الصوتية ليس فعالاً للانضمام إلى المواد ذات الجدران السميكة. يجب أن يكون أحد الأجزاء المراد توصيلها على الأقل خفيفًا ، لأنه "يمتص" كمية هائلة من الطاقة.