УДК 621.791

Ультразвуковая сварка различных материалов

Пятаев Дмитрий Александрович – магистрант Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева.

Кайзер Денис Сергеевич – магистрант Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева.

Зимин Максим Алексеевич – магистрант Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева.

Аннотация: В последние годы, в отличие от обычных методов сварки, ультразвуковая сварка имеет большое значение среди соответствующих применений и материалов. Соединение различных материалов всегда затруднено, так как нерегулируемый масштаб зерна и хрупкие механические свойства отличаются от традиционных методов сварки. Кроме того, в этой исследовательской работе предлагаются многочисленные объяснения и способы применения метода ультразвуковой сварки различных материалов и их сплавов, таких как алюминий, сталь, титан, никель. Также обсуждаются ключевые преимущества этого метода, такие как чистая и неповрежденная сварка на внешних участках, надежное и прочное соединение, а также эффективная экономия времени.

Ключевые слова: сварка, ультразвуковая сварка, аэрокосмическая промышленность.

В промышленности очень распространены технологии ультразвуковой сварки. Ультразвуковая сварка – это процесс сварки под давлением, который позволяет соединять компоненты в твердом состоянии. Метод ультразвуковой сварки металлов отличается быстрым временем сварки. В последние десятилетия изменение климата подтолкнуло автомобильную промышленность к созданию более экономичных альтернатив. Уменьшение веса автомобиля столь же значительно и может быть достигнуто за счет использования легких материалов, таких как титан и алюминий. Ультразвуковая точечная сварка привлекла меньше внимания, чем технология смягчения пятен трения или загрязнения пятен сопротивления. В электронных приложениях, где сварка тонких пленок является стандартной практикой, применение методов сварки малой мощности было популярным, но только недавняя разработка высокопроизводительных устройств позволила применять более толстые измерения. Ультразвуковая сварка является привлекательной альтернативой для решения проблем, связанных с методами сварки для интеграции легких материалов.

В аэрокосмической отрасли снижение веса и стоимости является большой проблемой с точки зрения затрат на топливо и повышения летно-технических характеристик самолета. Ультразвуковая сварка металлов требует значительно меньше энергии, чем конкурирующие методы, такие как точечная сварка; имеет переменную стоимость меньше, чем у саморезной клепки; отличается низкими тепловложениями, что устраняет проблему частичной деформации, ухудшения свойств алюминиевого сплава и защиты при обращении с компонентами. При этом ультразвуковые сварные швы алюминия имеют хорошую стабильность по сравнению с другими видами соединений, которые бывают как квазистатическими, так и динамическими. Ультразвуковая вибрация обеспечивается во всех системах одним или несколькими преобразователями, преобразующими электрическую энергию более высокой частоты, создаваемую источником питания, в механическую вибрационную энергию той же частоты. Ультразвуковая точечная сварка – это энергосберегающая технология, обеспечивающая мощное соединение менее чем за одну секунду для сложных комбинаций различных материалов, например, для сварки алюминия со стальным листом.

Ультразвуковая сварка считается твердотельным процессом соединения стали с алюминием и представляется многообещающей для этого. Однако было проведено очень мало экспериментов по применению к ним ультразвуковой сварки, и было обнаружено, что лист из алюминиевого сплава, содержащий магний, может быть подвергнут ультразвуковой обработке листа из мягкой стали. В автомобильной и аэрокосмической промышленности обычно используются алюминий и сталь. Ультразвуковая точечная сварка, новая сварка в твердой фазе, является эффективным средством получения соединений с высоким сопротивлением. Параметры пайки могут оказывать значительное влияние на силу тяги. С помощью этого процесса можно получить соединения с хорошим сцеплением и прочностью.

Можно сделать вывод, что интерметаллические соединения образуются в разнородных сочетаниях металлов или сплавов, которые в большинстве случаев снижают прочность соединения, но хорошо подобранная промежуточная прослойка может повысить прочность соединения в некоторых сочетаниях металлов за счет очень тонкого слоя интерметаллических соединений исходных металлов. Определенный принцип усиленной динамической диффузии из-за быстрой ассимиляции дислокаций был установлен как ключевая причина экстремальной деформации при ультразвуковой сварке. Это явление снижает температуру плавления основных металлов и поддерживает идею «сварки за счет плавления», которая противостоит «отсутствию плавления при холодной сварке». Точно так же наличие зоны термического влияния и зоны термомеханического воздействия предполагает, что ультразвуковую сварку металлов можно считать применением сварки плавлением, и открывает необходимость дальнейших исследований.

Список литературы

1. Холопов Ю. В. Ультразвуковая сварка. Л., “Машиностроение”, 1972.
2. Золотарев Б. Б., Волков Ю.Д. Точечная сварка металлов ультразвуком. -“Сварочное производство ”, 1982, №9
3. Силин Л.Л., Баландин Г.Ф. Ультразвуковая сварка. М., Машгиз, 1982.