– сварка осуществляется в твердом состоянии металла без существенного нагрева места сварки, что дает возможность соединять химически активные металлы или пары металлов, склонные образовывать хрупкие интерметаллические соединения в зоне сварки;

– возможность соединения тонких и ультратонких деталей, возможность приварки тонких листов и фольги к деталям неограниченной толщины, сварка пакетов из фольги;

– снижение требований к чистоте свариваемых поверхностей дает возможность проводить сварку плакированных и оксидированных поверхностей и вообще сварку металлических изделий, поверхности которых покрыты различными изоляционными пленками;

– применение небольших сдавливающих усилий (10 – 250 кгс), вследствие чего деформация поверхности деталей в месте их соединения незначительна (вмятина, как правило, не превышает 5 – 10%);

– малая мощность оборудования и несложность его конструкции (если, например, для контактной точечной сварки алюминия толщиной 1 мм необходима машина мощностью 100 – 150 кВ∙А, то при сварке ультразвуком аналогичного соединения потребляется всего 5–2,5 кВ∙А).

Область применения

Ультразвуковая сварка нашла достаточно широкое применение для соединения тонких деталей из однородных и разнородных материалов в приборостроении и радиоэлектронной промышленности. В дальнейшем можно ожидать, что этот метод будет использован при сварке металлов, образующих хрупкие интерметаллические соединения, для приварки тонких обшивок к несущей конструкции (в авиационной промышленности, автомобилестроении и ряде других отраслей промышленности).

По мере совершенствования технологического процесса и оборудования область применения ультразвуковой сварки будет непрерывно расширяться.

Ультразвуковую сварку применяют для соединения многих металлов. Наиболее легко свариваются пластичные металлы (алюминий, медь и их сплавы, серебро, никель и т.п.) как между собою, так и с твердыми малопластичными материалами.

Металлические детали могут свариваться с керамикой, стеклом, полупроводниковыми материалами (кремний, германий). Успешно свариваются тугоплавкие металлы: вольфрам, ниобий, тантал, цирконий, молибден. Можно сваривать заготовки через прослойку из третьего металла, например сталь со сталью через алюминий, а также заготовки покрытые оксидами, лаками, полимерами и т.п. Используется УЗС также для соединения пластических масс.

Качество соединений при шовной сварке определяется теми же параметрами, что и при точечной, лишь вместо времени сварки вводится скорость движения детали. При правильно выбранных режимах шовной сварки разрушающее усилие сварного соединения выше чем основного металла.

Контрольные вопросы к лекции

1. Что такое упругие звуковые и ультразвуковые колебания?

2. Каков диапазон частот звуковых и ультразвуковых волн?

3. Что такое кавитация жидкости? При каких условиях она возникает?

4.Поясните физическую сущность магнитострикционного и пьезоэлектрического эффектов. Какова конструкция магнитострикционного и пьезоэлектрического преобразователей?

5. Что такое акустический трансформатор скорости?

6. Каково назначение и принцип действия концентратора амплитуды, его конструкция?

7.Каково назначение предварительного подмагничивания магнитострикционных преобразователей?

8. Как и почему изменяются частота и амплитуда упругих колебаний от величины предварительного подмагничивания преобразователя?

9. Вычертите схемы и объясните принцип работы источников питания ультразвуковых установок.

10. Каков принцип действия ультразвуковых дефектоскопов?

11.Приведите примеры применения ультразвуковых установок для интенсификации технологических процессов.

12.В чем заключаются особенности технологии сварки, пайки, лужения, электролиза с применением ультразвука?