Ultrazvučni aparat za zavarivanje metalanaširoko se koristi za trake od bakra, aluminija, nikla, stezaljke, kabelske snopove, jezičke baterija, sabirnice i druge primjene spajanja metala. Koristi-visokofrekventne mehaničke vibracije i pritisak zavarivanja za stvaranje trenja, plastične deformacije i atomskog vezivanja na metalnom sučelju.
Za razliku od zavarivanja taljenjem, ultrazvučno zavarivanje metala obično je postupak spajanja-u čvrstom stanju. Metal se ne mora potpuno rastopiti, tako da je zona-zahvaćena toplinom mala. To ga čini prikladnim za preciznu elektroniku, nove energetske baterije, automobilske kabelske snopove i električne konektore gdje su vodljivost, dimenzijska stabilnost i kvaliteta površine važni.
Međutim, tijekom proizvodnje još uvijek može doći do deformacije obratka i oštećenja površine. Neki zavari mogu zadovoljiti zahtjeve čvrstoće, ali dio može pokazivati duboke tragove, nabore, pukotine, stanjenje ili krivljenje rubova. Ovo je osobito uobičajeno kod zavarivanja tankih bakrenih limova, aluminijskih folija, višeslojnih baterijskih jezičaka, poniklanih dijelova i malih priključaka.
Kontrola oštećenja obratka nije samo stvar smanjenja snage zavarivanja. Zahtijeva odgovarajuću kontrolu stanja materijala, dizajna sirena, potpore učvršćenja, parametara zavarivanja, rada i postupka pregleda.
Zašto se obradaci deformiraju tijekom ultrazvučnog zavarivanja metala?
Ultrazvučno zavarivanje metala prenosi energiju mehaničkih vibracija na kontaktno područje u vrlo kratkom vremenu. Ako energija, pritisak ili podrška nisu dobro kontrolirani, obradak može biti lokalno stisnut, izgreban, poderan ili iskrivljen.
1. Osjetljivost materijala
Različiti metali različito reagiraju na ultrazvučne vibracije. Bakar, aluminij i nikal obično se zavaruju ultrazvučnim zavarivanjem metala, ali njihova tvrdoća, duktilnost, debljina i stanje površine uvelike variraju.
Tanki i mekani materijali vjerojatnije će pokazati udubljenje ili savijanje pod pritiskom i vibracijama. Tvrđi materijali mogu zahtijevati više energije za zavarivanje, ali previše energije može uzrokovati pucanje, deformaciju rubova ili prekomjerne tragove rogova.
Kod baterijskog zavarivanja jezičaka, na primjer, hrpe aluminijske folije, bakrene folije i višeslojne folije često su vrlo tanke. Proces zavarivanja mora stvoriti jaku vezu između slojeva bez kidanja gornjeg sloja ili ostavljanja pretjeranih tragova zuba.
2. Površinska kontaminacija ili oksidacija
Ultrazvučno zavarivanje ovisi o učinkovitom kontaktu-na-metal. Ulje, prašina, slojevi oksida, ostaci ili neravnomjerna oplata mogu smanjiti prijenos energije na sučelju zavarivanja.
Kada površina nije čista, operateri mogu pokušati povećati amplitudu, pritisak ili vrijeme zavarivanja kako bi poboljšali čvrstoću zavara. To često pogoršava problem. Onečišćenje ostaje, dok izradak prima više mehaničkog opterećenja i postoji veća vjerojatnost da će se deformirati.
Za bakrene i aluminijske dijelove posebno je važno čišćenje površine i kontrola ulaznog materijala. Stabilna kvaliteta površine olakšava kontrolu procesa zavarivanja i smanjuje rizik od oštećenja dijelova.
3.Loše podudaranje-trube-dijela
Sirena za zavarivanje je ključna komponenta u prijenosu energije. Njegova veličina, uzorak zubaca, kontaktna površina, tvrdoća materijala i uvjeti trošenja utječu na naprezanje primijenjeno na obradak.
Ako su zubi rogova preoštri ili preduboki, pritisak postaje koncentriran i može ostaviti duboke tragove ili čak probiti tanke materijale. Ako je rog neravnomjerno istrošen, energija se može koncentrirati na jednoj strani, uzrokujući loše zavarivanje na jednom području i prekomjernu-kompresiju na drugom.
Za tanke listove, folije, višeslojne priključke i precizne vodljive dijelove, sirena ne bi trebala samo "hvatati" materijal. Također mora uravnotežiti čvrstoću zavara, izgled, smanjenje debljine i električnu izvedbu.
4. Neispravni parametri zavarivanja
Ključni parametri ultrazvučnog zavarivanja metala uključuju amplitudu, tlak zavarivanja, vrijeme zavarivanja, energiju zavarivanja, pritisak okidača i vrijeme zadržavanja.
Ako je amplituda previsoka, trenje i plastična deformacija postaju pretjerani, što može stanjiti materijal ili oštetiti površinu. Ako je pritisak previsok, zupci rogova mogu preduboko pritisnuti dio. Ako je vrijeme zavarivanja predugo, kontinuirani unos energije može uzrokovati prekomjerno zavarivanje, savijanje ili oštećenje rubova.
Ovi parametri međusobno djeluju. Na primjer, povećanje amplitude može skratiti vrijeme potrebno za postizanje ciljane energije. Povećanje tlaka također može promijeniti vrijeme zavarivanja i količinu deformacije materijala. Iz tog razloga, parametre treba prilagoditi kao prozor procesa, a ne kao zasebne postavke.
5.Nedovoljna podrška za učvršćenje
Mnogi problemi s deformacijom uzrokovani su lošom potporom učvršćenja, a ne samo energijom zavarivanja. Tijekom zavarivanja, obradak se drži između roga i nakovnja dok prima pritisak i vibracije.
Ako je oslonac nakovnja premalen, pozicioniranje je netočno, sila stezanja je neravnomjerna ili je dio djelomično nepodržan, područje oko zavara može se saviti, skupiti ili pomaknuti.
Za oblikovane terminale, presavijene dijelove, tanke hrpe i duge komponente kabelskog svežnja, učvršćenje bi trebalo ravnomjerno poduprijeti područje zavara i spriječiti pomicanje tijekom zavarivanja.
Uobičajeni znakovi oštećenja obratka
Oštećenje obratka obično se može prepoznati kroz izgled, dimenzije, mehaničku izvedbu i konzistenciju zavara.
1. Duboko površinsko udubljenje
Zavarena površina pokazuje teške tragove zuba, stanjivanje, poderotine na površini ili lokalna uboda. To je uobičajeno kod zavarivanja tankih bakrenih limova, aluminijskih limova, višeslojnih folija ili dijelova presvučenih -niklom. Obično je povezan s pretjeranim pritiskom, oštrim zupcima, velikom amplitudom ili dugim vremenom zavarivanja.
2. Savijanje ili deformacija ruba
Nakon zavarivanja dio više nije ravan. Rub se može podići, savijati ili pokazivati val-oblik u blizini područja zavara. To se često događa kada je oslonac učvršćenja slab, materijal je vrlo tanak, energija zavarivanja je previsoka ili se dio otpusti prije nego što se zavar stabilizira.
3. Pukotine ili kidanja oko zavara
Ako materijal ima ograničenu duktilnost ili je energija koncentrirana na malom području, mogu se pojaviti male pukotine oko ruba zavara. Tvrdi bakar, pozlaćeni materijali i dijelovi s velikim razlikama u debljini imaju veću vjerojatnost da će puknuti.
4. Nestabilna čvrstoća zavara
Ponekad dio izgleda prihvatljivo, ali testovi povlačenja, testovi guljenja ili testovi otpornosti pokazuju nestabilne rezultate. To može ukazivati na neravnomjeran prijenos energije, površinsku kontaminaciju, loše pozicioniranje učvršćenja ili nestabilan izlaz stroja.
Kako smanjiti deformacije prije zavarivanja?
Dobra priprema je prvi korak u kontroli oštećenja obratka. Mnogi nedostaci zavarivanja nastaju prije nego što započne pravi ciklus zavarivanja.
1. Provjerite materijal, debljinu i kvalitetu površine
Prije masovne proizvodnje potvrdite ocjenu materijala, raspon debljine, tvrdoću, vrstu oplate i čistoću površine. Za bakrene-aluminijske spojeve, zavarivanje trake od nikla, zavarivanje jezičaka baterije i električne konektore, ulazne materijale treba provjeriti na oksidaciju, ulje, neravnine, nabore, savijanje i varijaciju debljine.
Ako površina ima lagano ulje ili oksidaciju, očistite je prije zavarivanja. Dijelovi s ozbiljnim savijanjem, naborima, pukotinama ili oštećenjima rubova ne smiju se zavarivati izravno, jer mogu dovesti do nestabilnih zavara ili sekundarne deformacije.
2. Upotrijebite odgovarajući rog i nakovanj
Rog nije univerzalni dio. U ultrazvučnom zavarivanju metala, dizajn roga izravno utječe na kvalitetu zavara i izgled obratka.
Kontaktna površina treba odgovarati površini zavara. Ako je premalen, pritisak postaje koncentriran. Ako je prevelik, energija zavarivanja možda neće biti dovoljna. Dubina zuba treba odgovarati debljini obratka. Tanke dijelove ne treba zavarivati s pretjerano dubokim ili oštrim zupcima.
Nakovanj bi trebao pružiti dovoljnu potporu da spriječi potonuće, klizanje ili savijanje dijela. Paralelnost roga i nakovnja također treba redovito provjeravati kako bi se izbjegao neravnomjeran pritisak.
3. Izradite prozor praktičnih parametara
Prije pune proizvodnje izbjegavajte oslanjanje na jednu fiksnu postavku koja se temelji samo na iskustvu. Umjesto toga, koristite probno zavarivanje za izgradnju pouzdanog prozora procesa.
Počnite s materijalom, debljinom i područjem zavara. Zatim prilagodite amplitudu, tlak, vrijeme ili energiju korak po korak. Promijenite samo jedan po jedan glavni parametar i procijenite čvrstoću zavara, tragove površine, smanjenje debljine i električni otpor.
Za dijelove koji se lako deformiraju, počnite s nižom energijom i postupno je povećavajte dok čvrstoća zavara ne ispuni zahtjev. To olakšava pronalaženje najbolje ravnoteže između snage i minimalne štete.
Kako kontrolirati oštećenja tijekom zavarivanja?
Tijekom zavarivanja cilj je održati stabilan unos energije, stabilan pritisak i stabilan položaj dijelova. Svaka fluktuacija može uzrokovati nedosljednu kvalitetu zavara.
1. Kontrolirajte amplitudu kako biste izbjegli prekomjerno trenje
Veća amplituda obično stvara jače trenje i veću plastičnu deformaciju na sučelju. Za debele ili tvrde materijale povećanje amplitude može pomoći u stvaranju jake veze. Za tanke bakrene listove, aluminijske folije i trake od nikla, međutim, prevelika amplituda može uzrokovati kidanje, naboranje i duboko udubljenje.
Ako je čvrstoća zavara prihvatljiva, ali su tragovi na površini preduboki, materijal je očito stanjen ili je rub hrapav, amplituda je možda previsoka. Treba ga podesiti zajedno s pritiskom i vremenom zavarivanja.
2. Kontrolirajte tlak zavarivanja kako biste spriječili drobljenje
Pritisak pomaže dijelovima da dodiruju jedni druge i omogućuje vibracijama stvaranje čvrstog zavara. Ali viši tlak ne znači uvijek bolje zavarivanje.
Ako je tlak prenizak, dio može skliznuti i stvoriti slab zavar. Ako je pritisak previsok, rog može preduboko pritisnuti materijal, uzrokujući velika udubljenja, stanjenje ili pukotine.
Praktičan pristup je postaviti raspon tlaka na temelju debljine materijala i površine zavara, zatim ga potvrditi testovima povlačenja i vizualnim pregledom. Ako je čvrstoća zavara niska, nemojte samo povećavati pritisak. Također provjerite čistoću površine, istrošenost rogova, amplitudu i vrijeme zavarivanja.
3. Kontrolirajte vrijeme ili energiju kako biste izbjegli prekomjerno zavarivanje
Ako je vrijeme zavarivanja prekratko, spoj možda neće u potpunosti spojiti. Ako je predug, dio bi mogao biti prezavaren. Znakovi prekomjernog zavarivanja uključuju zatamnjena područja zavara, duboko udubljenje, savijanje rubova, odvajanje materijala i pukotine oko zavara.
Za masovnu proizvodnju bolje je koristiti opremu s kontrolom energije, kontrolom pomaka ili nadzorom kvalitete zavara. Energetski način rada može pomoći da unos energije bude dosljedniji od ciklusa do ciklusa, smanjujući varijacije uzrokovane malim materijalnim razlikama.
4. Održavajte radni predmet stabilnim
Pomicanje dijelova tijekom zavarivanja čest je uzrok ogrebotina, pomaka zavara i deformacije rubova. Dio treba postaviti točno, a površina učvršćenja mora biti čista i bez nečistoća.
Za male terminale, tanke hrpe i višeslojne baterijske jezičke, dodatne značajke lociranja ili stezanja mogu pomoći u smanjenju vodoravnog pomicanja tijekom zavarivanja.
5. Koristite-nadzor i alarme u stvarnom vremenu
Dobar ultrazvučni stroj za zavarivanje metala trebao bi pratiti energiju zavarivanja, vrijeme, snagu, pomak i tlak. U proizvodnji precizne elektronike i baterija samo vizualni pregled nije dovoljan.
Postavite gornje i donje granice procesa za ključne podatke o zavarivanju. Na primjer, alarmi se mogu postaviti za prekomjernu energiju, abnormalno vrijeme zavarivanja, abnormalni pomak ili nedovoljan tlak. To pomaže u zaustavljanju neispravnih dijelova prije nego problem postane problem serije.
Kako spriječiti sekundarno oštećenje nakon zavarivanja?
Kontrola kvalitete zavarivanja ne završava kada je ciklus zavarivanja završen. Tanki ili osjetljivi dijelovi još uvijek se mogu deformirati tijekom istovara, prijenosa i pregleda.
1. Koristite odgovarajuće vrijeme zadržavanja
Vrijeme zadržavanja omogućuje stabilizaciju zavara pod pritiskom nakon prestanka ultrazvučnih vibracija. Za tanke limove, višeslojne materijale ili dijelove sa strogim zahtjevima za ravnost, odgovarajuće vrijeme držanja može smanjiti povratnu oprugu i pomicanje zavara.
Vrijeme zadržavanja ne smije se povećavati naslijepo jer može usporiti proizvodnju. Treba ga provjeriti na temelju zahtjeva za čvrstoću zavara, izgledom i vremenom ciklusa.
2. Pažljivo rukujte dijelovima nakon zavarivanja
Nakon zavarivanja dijelove treba nježno ukloniti. Nemojte povlačiti izravno zavareno područje i izbjegavajte udaranje dijela o rubove učvršćenja. Za tanke ili savitljive dijelove upotrijebite namjenske ladice ili držače za prijenos kako biste spriječili pritisak prilikom slaganja i oštećenja tijekom transporta.
3. Pregledajte izgled, dimenzije i izvedbu
Inspekcija ne bi trebala samo potvrditi da su dijelovi spojeni. Također treba provjeriti ispunjava li zavar zahtjeve primjene.
Uobičajene stavke pregleda uključuju površinsko udubljenje, položaj zavara, smanjenje debljine, čvrstoću povlačenja, čvrstoću ljuštenja, električni otpor i-kvalitetu presjeka. Za nove energetske baterije, energetsku elektroniku i električne konektore, stabilan nizak kontaktni otpor je posebno važan jer spoj mora biti jak i električni pouzdan.
Kako odabrati ultrazvučni stroj za zavarivanje metala da smanjite oštećenje obratka?
Za kupce, odabir ultrazvučnog stroja za zavarivanje metala ne bi se trebao temeljiti samo na snazi ili cijeni. Stroj mora biti u stanju dosljedno kontrolirati proces zavarivanja.
1. Uskladite snagu s materijalom i debljinom
Ako je snaga preniska, čvrstoća zavara može biti nedovoljna. Ako je snaga previsoka i loše kontrolirana, obradak se može oštetiti.
Prije kupnje dobavljaču dostavite materijal, debljinu, broj slojeva, područje zavarivanja, ciljanu snagu izvlačenja, zahtjeve otpornosti i proizvodni kapacitet. Dobavljač bi trebao preporučiti snagu stroja i rješenje za zavarivanje na temelju stvarnih uzoraka.
Tanki terminali, trake od nikla i mali vodljivi dijelovi obično zahtijevaju precizniju kontrolu. Višeslojne bakrene folije, aluminijske folije i veće veze sabirnica mogu zahtijevati veću izlaznu energiju i stabilniju platformu za zavarivanje.
2. Odaberite stabilnu kontrolu tlaka
Nestabilan pritisak može dovesti do nejednakih tragova zavara, nedosljedne čvrstoće i oštećenja obratka. Odaberite opremu sa stabilnim izlaznim tlakom, dobrom ponovljivošću i jednostavnim podešavanjem.
Za precizno zavarivanje vrijedi razmotriti servo kontrolu tlaka, praćenje pomaka, podešavanje tlaka okidača i snimanje krivulje zavarivanja.
3.Provjerite dostupne načine zavarivanja
Sposoban ultrazvučni stroj za zavarivanje metala može podržavati vremenski način, energetski način, način rada snage ili način rada pomaka.
Za jednostavne proizvode, vremenski način može biti dovoljan. Za materijale s varijacijama, visoke zahtjeve kvalitete ili masovnu proizvodnju, način rada energije i praćenje pomaka su vrijedniji jer pomažu u poboljšanju dosljednosti.
4. Procijenite prilagodbu sirena i učvršćenja
Mnogi problemi s deformacijom proizlaze iz lošeg dizajna sirena ili učvršćenja, a ne samog tijela stroja. Kada birate dobavljača, pitajte može li pružiti dizajn sirena, razvoj učvršćenja, zavarivanje uzoraka i validaciju procesa.
Vjerojatnije je da će dobavljač koji može prilagoditi rog i nakovanj prema strukturi izratka riješiti probleme udubljenja, savijanja, slabih zavara i pomaka zavara.
5. Potražite snimanje podataka i sljedivost
Za nove energetske baterije, automobilske dijelove, preciznu elektroniku i druge aplikacije-osjetljive na kvalitetu, preporučuje se snimanje podataka. Stroj bi trebao bilježiti energiju zavarivanja, vrijeme, snagu, tlak, pomak i druge ključne podatke.
To olakšava praćenje problema s kvalitetom, analizu varijacija procesa i izgradnju stabilnog proizvodnog standarda.
Savjeti za kontrolu oštećenja za različite izratke
1.Tanke bakrene i aluminijske ploče
Tanke ploče se lako ulube ili iskrive. Upotrijebite odgovarajući uzorak zubaca, izbjegavajte pretjerani pritisak i amplitudu i pobrinite se da nakovanj pruža dovoljnu potporu. Tijekom probnog zavarivanja provjerite dubinu udubljenja, smanjenje debljine i deformaciju ruba.
2. Višeslojne bakrene i aluminijske folije
Višeslojne folije zahtijevaju čvrsto spajanje između slojeva, ali gornji sloj može popucati ako je postupak preagresivan. Upotrijebite stabilnu kontrolu energije i provjerite prianjanje slojeva testiranjem skidanja ili-pregledom presjeka. Učvršćenje treba spriječiti pomicanje folija prije zavarivanja.
3. Pločice za baterije
Baterijski jezičci zahtijevaju stabilnu čvrstoću zavara, dobru vodljivost i dosljedan izgled. Izbjegavajte pretjeranu energiju koja može utjecati na okolne strukture i strogo kontrolirajte položaj zavara. Aluminijske pločice, bakrene pločice i kombinacije bakra-aluminija trebale bi imati svoj vlastiti procesni prozor.
4. Stezaljke kabelskog svežnja
Za zavarivanje terminala kabelskog snopa, labave niti, loše pozicioniranje terminala i nestabilno stezanje mogu utjecati na kvalitetu zavara. Učvršćenje bi trebalo čvrsto držati i žicu i terminal. Različiti presjeci žice-trebaju koristiti različite postavke tlaka i energije.
Kontrolni popis za kontrolu oštećenja obratka
| Stavka inspekcije | Što provjeriti | Mogući problem |
|---|---|---|
| Materijal | Vrsta, debljina, tvrdoća, broj slojeva | Tanak ili nekonzistentan materijal može se deformirati |
| Stanje površine | Ulje, oksidacija, oštrice, kvaliteta galvanizacije | Nestabilan prijenos energije |
| Stanje roga | Raspored zuba, istrošenost, paralelnost | Duboke tragove ili lokalno zavarivanje |
| Nakovanj i učvršćenje | Potpora, pozicioniranje, stezanje | Krivljenje, klizanje, pomak zavara |
| Amplituda | Bilo da je previsoka | Trganje, stanjivanje, grubi rubovi |
| Pritisak | Bilo da je previsok ili prenizak | Gnječenje, slabi zavari, nestabilna čvrstoća |
| Vrijeme ili energija | Je li dio prevaren | Tamne mrlje, deformacije, pukotine |
| Zadrži vrijeme | Bilo da je dovoljno | Opružni ili nestabilni zavari |
| Rukovanje | Utovar, istovar, transfer | Sekundarna oštećenja od savijanja ili udarca |
| Stanje stroja | Pretvarač, generator, sustav navođenja | Nestabilan izlaz i defekti serije |
FAQ
P: Zašto ultrazvučni stroj za zavarivanje metala ostavlja duboke tragove na izratku?
O: Duboki tragovi obično su uzrokovani pretjeranim pritiskom, oštrim zupcima, velikom amplitudom, dugim vremenom zavarivanja ili slabim osloncem nakovnja. Rješenje nije samo smanjiti jedan parametar, već i provjeriti rog, učvršćenje, površinu obratka i stabilnost stroja.
P: Znači li deformacija obratka uvijek previsoku snagu zavarivanja?
O: Ne. Velika snaga može uzrokovati deformaciju, ali loša potpora učvršćenja, neravnomjeran kontakt sire, neuravnotežen pritisak, površinska kontaminacija i varijacija debljine materijala također mogu uzrokovati deformaciju. Najbolji pristup je identificirati gdje se deformacija događa i zatim provjeriti proces korak po korak.
P: Kako se tanki bakreni ili aluminijski limovi mogu zavariti s manje udubljenja?
O: Upotrijebite uzorak rogastih zuba prikladan za tanke materijale, izbjegavajte pretjerani pritisak i amplitudu i osigurajte dovoljnu potporu za nakovanj. Počnite s nižom energijom tijekom probnog zavarivanja, zatim postupno povećavajte dok se ne postigne potrebna čvrstoća.
P: Mogu li produžiti vrijeme zavarivanja ako je čvrstoća zavara preniska?
O: Ne odmah. Povećanje vremena zavarivanja može poboljšati čvrstoću, ali također može uzrokovati prekomjerno zavarivanje i deformaciju. Prvo provjerite čistoću površine, stanje rogova i položaj učvršćenja. Zatim prilagodite amplitudu, tlak ili energiju u malim koracima i potvrdite rezultat testiranjem povlačenja i vizualnim pregledom.
P: Kako mogu odabrati pravi ultrazvučni stroj za zavarivanje metala za moj obradak?
O: Dostavite dobavljaču svoj materijal, debljinu, broj slojeva, područje zavarivanja, ciljnu snagu povlačenja, zahtjeve za otpornost i proizvodni kapacitet. Pouzdan dobavljač trebao bi podržavati zavarivanje uzoraka, projektiranje sirena i učvršćenja, ispitivanje parametara i vođenje proizvodnog procesa.
Zaključak
Sprječavanje oštećenja obratka kod ultrazvučnog zavarivanja metala nije samo smanjenje energije zavarivanja. Ključ je u usklađivanju energije, pritiska, dizajna sirena, potpore učvršćenja i stanja materijala.
Za preciznu elektroniku, nove energetske baterije, automobilske kabelske snopove i vodljive metalne komponente, stabilna kvaliteta zavara ovisi o puno više od snage stroja. Također ovisi o odgovarajućem prozoru procesa, pouzdanom dizajnu učvršćenja, pravilnom usklađivanju sirena i dosljednoj kontroli stroja.
Prilikom odabira ultrazvučnog stroja za zavarivanje metala kupci ne bi trebali uspoređivati samo cijenu i nazivnu snagu. Također bi trebali procijeniti rezultate zavarivanja uzoraka, kontrolu deformacije, stabilnost podataka o zavarivanju, prilagodbu sirena i učvršćenja te iskustvo dobavljača u procesu. Ovo pomaže u postizanju jakih zavara dok istovremeno smanjuje udubljenje, savijanje, pucanje i defekte serije.
Dobijte rješenje za zavarivanje
