فرآیند جوشکاری فراصوتی Ultrasonic Welding Process

[sinabed1393]

جوشکاری

‌جوشکاری عبارتست از اتصال دو قطعه فلزی یا غیر فلزی به یکدیگر در اثر عوامل خارجی مثل حرارت و فشار که امروزه به صورت یک علم پیشرفته در آمده است‌. هدف آن اتصال دایمی مواد مهندسی (‌فلز‌، سرامیک‌، پلیمر‌، کامپوزیت‌) به یکدیگر است به گونه‌ای که خواص اتصال برابر خواص ماده پایه باشد.

دسته‌ای از فرآیند‌های جوشکاری هستند که در آنها عمل جوشکاری بدون ذوب شدن لبه‌ها انجام می‌شود‌. در واقع لبه‌های تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له می‌شوند‌.

[img=708x0]http://www.omransoft.ir/wp-content/uploads/2017/08/1200px-Ultrasonic_Welding.jpg[/img]

جوشکاری حالت جامد‌
[list]

[*]جوشکاری ‌غلتکی

[*]جوشکاری‌ نفوذی

[*]جوشکاری فشاری

[*]جوشکاری آهنگری

[*]جوشکاری  انفجاری

[*]جوشکاری فراصوتی

[*]جوشکاری اصطکاکی
[/list]انواع فرآیند‌های جوشکاری حالت جامد

بطور موثر برای جوشکاری فلزات هم جنس و غیر هم جنس و همچنین غیر فلزات با طرح اتصال روی هم استفاده می‌شود‌.

جوشکاری فراصوتی

در این روش نوسان‌های فرکانس بالا سبب متلاشی شدن اتم‌های فلزی و یا مولکول‌ها و در نهایت دستیابی به یک اتصال مکانیکی می‌شود‌. قسمت‌هایی که باید به یکدیگر جوش داده شوند زیر فشار روی هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات التراسونیک با فرکانس ۲۰ تا ۷۰ کیلو هرتز قرار می‌گیرند‌. از آنجا که جوشکاری التراسونیک بسیار سریع است (کمتر از ۱ ثانیه‌) به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می‌شود‌.

[list=1]

[*]در این روش از روانساز یا فلز پر کننده استفاده نمی‌شود‌.

[*]در خلال فرآیند فشار متوسطی برای در تماس قرار دادن قطعات اعمال می‌شود که تغییر شکل قابل ملاحظه‌ای را ایجاد نمی‌کند.

[*]حداکثر میزان تغییر شکل پلاستیک به ندرت از ۱۰% تجاوز می‌کند.

[*]انرژی فراصوتی از طریق یک مبدل‌ که کار تبدیل کردن نوسان‌های الکتریکی فرکانس بالا به نوسان‌های مکانیکی‌ را انجام می‌دهد.

[*]فرکانس معمول در این فرآیند بیش از ۱۰ کیلو هرتز (فراتر از محدوده شنوایی انسان‌) است‌

[*]قبل از جوشکاری یک تمیز کاری ساده ‌ضرورری است ولی بعد از جوشکاری تمیز کاری مودر نیاز نیست.
[/list]

انرژی الکتریکی مورد نیاز برای ایجاد یک جوش فراصوتی به مقدار سختی قطعه کار و ضخامت ورق‌، بستگی دارد  و از رابطه زیر محاسبه می‌شود.

E=K(H.T)⅔  :H مقدار سختی قطعه برحسب ویکرز

E : انرژی الکتیریکی برحسب ژول

T : ضخامت ورق بر حسب میلی متر

K : مقدار ثابت

انرژی مورد نیاز برای جوشکاری

زمان اعمال انرژی فراصوتی از ۰/۰۱ ثانیه برای سیم‌های ظریف تا حدود ۱ ثانیه برای مقاطع سنگین تفییر می‌کند. جوش‌های ایجاد شده در زمان‌های کم و با توان‌های بالا معمولاً بهتر از جوش‌هایی هستند که در زمان‌های بالا و با توان‌های پایین ایجاد می‌شوند‌. سرعت ۵۰۰ فوت بر دقیقه برای فلزهای نازک و ۵ فوت بر دقیقه برای ورق‌های سنگین استفاده می‌شود.

انواع فرآیندهای فراصوتی
[list=1]

[*]جوشکاری نقطه‌ای

[*]جوشکاری حلقوی

[*]جوشکاری خطی

[*]جوشکاری درزی پیوسته
[/list]مزایا
[list=1]

[*]عدم نیاز به ذوب و انجماد در نتیجه حذف مشکلات ناشی از این پدیده

[*]به خاطر حرارت کم ایجاد شده حین کار ماهیت مواد و ساختار عوض نمی‌شود‌.

[*]قطعات دستگاه به راحتی قابل تعویض و کار با آن برای اپراتور راحت است‌.

[*]تغییر شکل قابل توجهی در قطعه رخ نمی‌دهد‌.

[*]ضریب ایمنی در این روش بسیار بالاست‌.

[*]سرعت جوشکاری در این روش بالاست‌.

[*]دو قطعه با اختلاف ضخامت زیاد می‌توانند با این روش به هم متصل شوند‌ .

[*]عدم تغییر رنگ در منطقه جوش و اطراف آن
[/list]

از دیگر مزایا می‌توان به راندمان و کیفیت جوش عالی‌، حذف  سوختنی‌ها‌، طول عمر زیاد قطعه  و… اشاره کرد.

[list=1]

[*]هزینه این روش نسبت روش‌های دیگر بالاست‌.

[*]ضخامت یکی از قطعات نمی‌تواند از حد مشخصی  بالاتر باشد این حد بالای ضخامت به جنس قطعه و توان دستگاه بستگی دارد‌.

[*]عمر کاری قطعات کم است.
[/list]معایب
[list=1]

[*]اتصالات لب رو لب باشد‌ و نه لب به لب

[*]ابزار و وسایل سیمی الکتریکی برای صنایع خودرو

[*]ورق‌های نازک باتری‌ها‌، خازن‌ها

[*]آلیاژهای غیر آهنی نتایج بهتری بدست می‌دهند
[/list]کاربردها
[list=1]

[*]استفاده ‌در صنعت الکتریک‌ و الکترونیک

[*]استفاده‌ در صنعت‌ ‌بسته بندی

[*]استفاده‌ در صنعت ‌اتومبیل سازی

[*]استفاده ‌در صنعت‌ پزشکی و تجهیزات پزشکی

[*]استفاده‌ در صنعت ‌اسباب بازی
[/list]

[سعید ابوالفضلی]

???عالی

[Arashbakhshi]

نانیاتیاکوا