جوشکاری فراصوتی و مراحل آن

<p><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="جوشکاری فراصوتی چیست | مراحل جوشکاری فراصوتی" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1615294370352.jpg" alt="جوشکاری فراصوتی چیست | مراحل جوشکاری فراصوتی" /><span id="whats"></span></p> <p>جوشکاری فراصوتی (Ultrasonic welding) فرآیندی است که برای اجزای قالب گیری تزریقی ترموپلاستیک از ارتعاشات مکانیکی بالاتر از حد قابل شنیدن استفاده می کنند. در واقع اتصال دو قطعه فلزی و غیر فلزی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت) بر اثر عوامل خارجی مثل حرارت، فشار به گونه ای که خواص اتصال برابر با خواص ماده پایه باشد. در جوشکاری فراصوتی نوسان های فرکانس بالا باعث متلاشی شدن اتم های فلزی و یا مولکول ها و در نهایت دستیابی یک اتصال مکانیکی می شود. قطعاتی که باید به یکدیگر جوش داده شود زیر فشار روی هم نگه داشته شده و تحت ارتعاشات التراسونیک با فرکانس 20 تا 70 کیلو هرتز قرار می گیرند. این عملیات کمتر از یک ثانیه خاتمه می یابد.</p> <ul> <li>در جوشکاری فراصوتی از روش روانساز و یا فلز پرکننده استفاده نمی شود.</li> <li>حداکثر میزان تغییر شکل پلاستیک به ندرت از 10% تجاوز نکند.</li> <li>قبل از جوشکاری یک تمیزکاری ضروری است</li> <li>فرکانس معمول در این نوع جوشکاری بیش از 10 کیلوهرتز است.</li> </ul> <p>جوشکاری فراصوتی در مقایسه با دیگر دستگاه ها جوشکاری، نیاز به شعله ندارد و در نتیجه امنیت بیشتری دارد. کارکنان در معرض گازهای قابل اشتعال و حلال های مضر قرار نمی گیرند. در صنایع الکترونیک، سیم های مسی را معمولا با استفاده از لحیم به چرخه مدار وصل می کنند. با استفاده از جوشکاری فراصوتی می توان این اتصال را با سرعت بالا و بدون تنفس گازهای سمی لحیم برقرار کرد. هرچند که امواج فراصوت به شنوایی کارکنان آسیب می رسانند.</p> <p><strong>آنچه در این مقاله خواهید خواند:</strong></p> <ul> <li><a title="جوشکاری فراصوتی چیست؟" href="#whats">جوشکاری فراصوتی چیست؟</a></li> <li><a title="تاریخچه جوشکاری فراصوتی" href="#history">تاریخچه جوشکاری فراصوتی</a></li> <li><a title="مراحل جوشکاری فراصوت" href="#levels">مراحل جوشکاری فراصوت</a></li> <li><span id="history"></span><a title="دستگاه جوشکاری فراصوتی" href="#Device">دستگاه جوشکاری فراصوتی</a></li> <li><a title="مزایای جوشکاری فراصوت" href="#benefits">مزایای جوشکاری فراصوت</a></li> <li><a title="معایب جوشکاری فراصوت" href="#Disadvantages">معایب جوشکاری فراصوت</a></li> <li><a title="کاربرد جوشکاری فراصوت" href="#Application">کاربرد جوشکاری فراصوت</a></li> <li><a title="انواع فرآیند های فراصوتی" href="#type">انواع فرآیند های فراصوتی</a></li> </ul> <h2>تاریخچه جوشکاری فراصوتی</h2> <p>در سال 1940 میلادی جوشکاری فراصوت جایگزین جوشکاری سنتی شد. این نوع جوشکاری با استفاده از امواج فراصوت، فشار و انرژی کمتر، قطعات فلزی را در کسری از ثانیه به یکدگیر متصل می کند. دستگاه های <span id="levels"></span>جوشکاری سنتی به علت پیچیدگی در فرآیند جوش و استفاده از کامپیوتر برای کنترل فرآیند تولید باعث گردید جوشکاری فرصوتی از دهه 1950 تا 1990 میلادی پیشرفت چشمگیری داشته باشد. در حال حاضر از این نوع جوشکاری برای قطعات پلاستیکی مناسب است.</p> <p>امواج اولتراسونیک در هر ثانیه 10هزار بار مرتعش می شوند. این نوسان به یک سطح تماس منتقل می گردد که مستقیما با قطعات پلاستیکی در تماس است. از آنجا که مرز ناحیه جوشکاری دارای یک آمپدانس صوتی بزرگ است، دماهای بالایی تولید می کنند.</p> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید:&nbsp;<a title="10 روش متفاوت برای برش انواع آهن آلات" href="https://www.modiranahan.com/article/28/10-%D8%B1%D9%88%D8%B4-%D9%85%D8%AA%D9%81%D8%A7%D9%88%D8%AA-%D8%A8%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D8%B1%D8%B4-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%A2%D9%87%D9%86-%D8%A2%D9%84%D8%A7%D8%AA-%D8%A8%D8%B1%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%88%D8%B1%D9%82-%D8%A2%D9%87%D9%86" target="_blank" rel="nofollow">10 روش متفاوت برای برش انواع آهن آلات</a></p> </blockquote> <h2>مراحل جوشکاری فراصوتی</h2> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="جوشکاری فراصوتی" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1615294227677.jpg" alt="جوشکاری فراصوتی" />تصویر شماره 1 - جوشکاری فراصوتی</p> <p>در زمان جوشکاری فراصوتی، فشار سر جوشکاری را می توان با دامنه تعیین شده توسط پیکربندی مبدل ها و میله ها تنظیم کرد. مراحل اصلی از جوشکاری فراصوتی:</p> <ol> <li>قطعات بروی سندان یا پایه نگهدارنده قرار می گیرند.</li> <li>شپیور به قطعات مورد نظر برای جوش متصل می شود.</li> <li>جهت حفظ ارتباط شیپور با مواد مورد نظر جوش و نگهداشتن آن ها در موقعیت های مورد نظر، فشار مناسب به اجزا وارد می شود.</li> <li>مواد مورد نظر به یکدیگر جوش می خورند</li> <li><span id="Device"></span>شیپور به عقب کشیده می شود و مواد جوش خورده از پایه نگهدارنده جدا می شوند.</li> </ol> <p>اگر فرکانس خیلی زیاد باشد یا مدت زمان اعمال سیگنال خیلی طولانی باشد، پلاستیک ها می توانند خارج از مرزهای نقاط اتصال به راحتی تغییر شکل دهند. اگر انرژی اعمال شده بسیار ضعیف باشد، اتصال ضعیفی ایجاد می شود.</p> <p>به منظور کنترل زمان، فشار و دمای فرآیند جوش از کامپیوتر یا میکرو پردازشگر موجود در دستگاه جوشکاری استفاده می شود. برای جوشکاری قطعات فلزی، لزرش های فراصوت به سطح مواد به صورت موازی منتقل می گردند. گرمای اصطکاک بدون ذوب کردن قطعات، دما سطح فلز را بالا برده و به یک سوم دمای ذوب آن می رساند. در این صورت گرما باعث از بین رفت اکسیدهای سطحی از فلز می شود و موقعیت مناسبی برای حرکت اتم های فلز از یک سطح به سطح دیگر و تشکیل پیوند نگهدارنده میان دو جز فراهم می شود.</p> <h2>دستگاه جوشکاری فراصوتی</h2> <p><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="قطعات دستگاه جوشکاری فراصوتی" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1615294324637.jpg" alt="قطعات دستگاه جوشکاری فراصوتی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 2 - قطعات دستگاه جوشکاری فراصوتی</p> <p><strong>تجهیزات جوشکاری التراسونیک متشکل از دستگاه پرس، ژنراتور، مبدل، تقویت کننده، سونوترود یا بوق و ابزارهای پشتیبانی قطعات است.</strong></p> <p><strong>ژنراتور:</strong> برق را از شبکه تک فاز به فرکانس و ولتاژ صحیح مبدل می کند تا به ارتعاشات مکانیکی تبدیل شود. واحدهای ریزپردازنده چرخه جوشکاری را کنترل می کند و اطلاعات اصلی جوشکاری را از طریق رابط کاربر به کاربر باز می گرداند. رابط کاربری همچنین به اپراتور اجازه می دهد تا پارامترهای موردنیاز جوش را وارد کند.</p> <p><strong>دستگاه پرس:</strong> پایه دستگاه برای نگهداری سیستم جوش و اعمال نیروی لازم برای جوشکاری طراحی شده است. این شامل یک صفحه پایه برای نگه داشتن ابزار جرقه و سیلندر پنوماتیک برای اعمال نیرو است. این دستگاه دارای فشارسنج و تنظیم کننده برای تنظیم نیروی جوشکاری است. لازم به ذکر است که یک فشارسنج خاص بروی این قطعه تنظیم شده است.</p> <p><strong>پشته جوشکاری Welding stack:</strong> این بخش از دستگاه ارتعاشات مکانیکی فراصوت را فراهم میکند. این واحد به طور کلی شامل مبدل، تقویت کننده و بوق جوشکاری می باشد و روی دستگاه پرس جوشکاری در نقطه مرکزی قسمت تقویت کننده نصب شده است. در واقع پشته یک تشدید کننده&nbsp; تنظیم شده است.</p> <p><strong>مبدل یا ترانسفورماتور:</strong> مبدل دستگاهی است که انرژی الکتریکی را از ژنراتور به ارتعاشات مکانیکی مورد استفاده برای فرآیند جوشکاری تبدیل می کند. این شامل تعدادی دیسک سرامیکی برقی است که بین دو بلوک فلزی، معمولا تیتانیوم قرار گرفته است. بین هریک از دیسک ها یک صفحه فلزی نازک وجود داد که اکترود را تشکیل می دهد. به طور کلی مبدل ها دستگاه های ظریفی هستند و باید با احتیاط با آن ها رفتار کرد. زمانی که عناصر شکسته شدند، مبدل کار نخواهد کرد.</p> <p><strong><span id="benefits"></span>تقویت کننده:</strong> قسمت تقویت کننده دستگاه جوشکاری دارای دو هدف است که در درجه اول تقویت ارتعاشات مکانیکی تولید شده در نوک مبدل و انتقال آن به قسمت جوشکاری و هدف دوم، فراهم آوردن محلی برای نصب پشته بروی پرس جوش است. تقویت کننده منبسط می شود زیرا مبدل انرژی اولتراسونیک را اعمال می کند.</p> <p><strong>شیپور یا سونودرود:</strong> با تمرکز به لرزش های فراصوت، این لرزش ها مواد مورد نظر برای جوش را منتقل می کند.</p> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید:&nbsp;<a title="جوشکاری پروفیل سبک | انواع روش های جوشکاری" href="https://www.modiranahan.com/article/97/%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%81%DB%8C%D9%84-%D8%B3%D8%A8%DA%A9-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B1%D9%88%D8%B4-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C" target="_blank" rel="nofollow">انواع روش های جوشکاری</a></p> </blockquote> <h2>مزایای جوشکاری فراصوتی</h2> <p><span id="Disadvantages"></span>جوشکاری فراصوتی با سرعت جوشکاری سریع، قدرت جوشکاری بالا و عملکرد آب بندی خوب، خود را متمایز می کند. این یک جایگیزین مناسب برای فرآیندهای سنتی جوشکاری است. این نوع فرآیند تمیز است زیرا از حل کنند ها و چسب های مضر استفاده نمی کنند. در فناوری تولید جشوکاری فراصوت از خطای کمتری برخوردار است. تمام این مزیت ها به کاهش هزینه های تولید کمک می کند.</p> <h2>معایب جوشکاری فراصوت</h2> <p>هنگامی که سختی و ضخامت قطعات پلاستیکی افزایش می یابد، قدرت مورد نظر برای جوشکاری به طور تصاعدی افزایش می یابد. این امر هزینه ساخت دستگاه جوشکاری فراصوت را افزایش می دهد. برخی دستگاه های فراصوتی نیاز به برق خیلی قوی دارند. در این نوع جوشکاری قطعات فقط در محدود اندازه مجاز سیستم جوشکاری می توانند بیرون بزنند. فرم اتصال جوش داده شده و اندازه دامنه جوش محدود است. این محدودیت ها بدین معنا می باشد که قطعاتی که جوشکاری می شوند باید دقیقا طراحی شوند تا بیشترین بهره را از این فرآیند ببرند.</p> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"> <tbody> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p><strong>مزایا جوشکاری فراصوتی</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p><strong>معایب جوشکاری فراصوتی</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p>تمیز و دقیق</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>اندازه قطعات باید دقیق و کوچک باشد</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p>بدون نیاز به تهویه</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>عمق محدود جوش</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p>جوش مقاوم و مستحکم</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>هندسه قطعات نباید خیلی پیچیده باشد</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p>اتوماسیون آسان</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>احتمال توزیع امواج صوتی</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p>هزینه های نسبتا کم برای تهیه ابزار</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p><span id="Application"></span>عملکرد عالی برای محصولات سبک و حساس به دما</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center; width: 256px;" width="312"> <p>مصرف انرژی کم &ndash; به دلیل کوتاه بودن زمان هر بار جوشکاری</p> </td> <td style="text-align: center; width: 265px;" width="312"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> </tbody> </table> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید:&nbsp;<a title="فورجینگ میلگرد" href="https://www.modiranahan.com/article/146/%D9%81%D9%88%D8%B1%D8%AC%DB%8C%D9%86%DA%AF-%D8%B3%D8%B1-%D8%A8%D9%87-%D8%B3%D8%B1-%D9%85%DB%8C%D9%84%DA%AF%D8%B1%D8%AF-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D9%81%D9%88%D8%B1%D8%AC%DB%8C%D9%86%DA%AF-%D9%85%DB%8C%D9%84%DA%AF%D8%B1%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow">فورجینگ میلگرد</a></p> </blockquote> <h2>کاربرد جوشکاری فراصوت</h2> <ul> <li>استفاده در صنعت پزشکی و تجهیزات پزشکی</li> <li>استفاده در صنعت الکتریک و الکترونیک</li> <li><span id="type"></span>استفاده در صنعت اتومبیل سازی</li> <li>استفاده در صنعت اسباب بازی</li> <li>استفاده در صنعت بسته بندی</li> </ul> <h2>انواع فرآیند های فراصوتی</h2> <ul> <li>جوشکاری درزی پیوسته</li> <li>جوشکاری نقطه ای</li> <li>جوشکاری حلقوی</li> <li>جوشکاری خطی</li> </ul>