الإعداد لحام بالموجات فوق الصوتية (مع رسم بياني)
بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن الإعداد للحام بالموجات فوق الصوتية بمساعدة رسم تخطيطي.
في اللحام بالموجات فوق الصوتية ، الذي اخترع في عام 1938 ، يتم عمل طرف معدني يهتز بتردد فوق صوتي (أي الاهتزازات التي تنتج الصوت خارج نطاق السمع البشري) للانضمام إلى قطعة رفيعة إلى قطعة أكثر سمكًا مدعومة على سندان. ويبلغ التردد المستخدم في الأساس حوالي 20 كيلوهرتز على الرغم من استخدام ترددات أعلى تصل إلى 60 كيلوهرتز. أعلى معدل تكرار الاهتزاز هو المعدل الذي تنتقل عنده الطاقة.
تتكون معدات اللحام بالموجات فوق الصوتية من جزأين رئيسيين هما مصدر الطاقة ومحول الطاقة. يحول مصدر الطاقة التيار الكهربائي 50 هرتز إلى طاقة كهربائية عالية التردد ويتم تحويله بواسطة محول الطاقة إلى تدفق مغناطيسي ثم الحركة الحركية التي يتم تضخيمها من خلال محول السرعة. يظهر الرسم التخطيطي للإعداد في الشكل 2.36.
محولات اللحام بالموجات فوق الصوتية هي من نوعين ، أي بلورات بيزو كهربائية ومغناطيسية ، وتتألف الأخيرة من شرائح من سبائك النيكل أو النيكل التي تتوسع وتتقلص مع اهتزازات المضخم بسبب تشوه النيكل عند التسخين.
يمثل محول الطاقة ومحول السرعة على شكل قرن وحدة تسمى sonotrode. إن طرف محول السرعة المستخدم في اللحام مصنوع من الفولاذ عالي السرعة (فولاذ يحتوي على 14 إلى 22٪ من التنجستين و 4٪ كروم) أو سبيكة نيمونيكية ويتشكل على شكل كفاف كروي قطره 75 مم. يتم لحام هذه النصائح أو ملحومة إلى القرن.
محوِّل السرعة مصنوع من معدن منخفض الفقد ، ذو قوة عالية مثل التيتانيوم ، ويتم تشكيله لتحقيق التردد المطلوب بناءً على العلاقة f = λE ، حيث / هو تردد الاهتزاز ، w طول الموجة ، و E معامل المرونة من القرن مواد. نظرًا لأن طرف اللحام يجب أن يكون رمزًا مضادًا لذلك يجب أن يكون طول القرن في مضاعفات λ / 2 وأن أي دعم يجب أن يكون عند نقاط at4 عند λ 4. وبالتالي ، يمكن أن يعمل الهزاز عند تردد محدد واحد فقط.
يوضع العمل الملحوم تحت طرف سونوترودي في تشكيل اللفة ، ويدعم على سندان. يتم تطبيق القوة على طرف سونوترودي بمساعدة هوائي ، هيدروليكي أو جهاز نابض. يمكن استخدام هذا الإعداد للحامات الفورية وعمليات الاحتيال. لإجراء اللحام بالموجات فوق الصوتية الحلقية أو الحلقية ، يتم تطبيق القوة بشكل طفيف على طرف أسطواني لإعطاء الاهتزاز الالتوائي لطرف اللحام.
بسبب اهتزازات الموجات فوق الصوتية ، يتم تكسير طبقة الأكسيد فوق المعدن ويتم الحصول على معدن نظيف للمعادن. ترتفع درجة الحرارة في الواجهة إلى ما بين 35 إلى 50٪ من درجة حرارة نقطة الانصهار المطلقة للمعادن ، وبالتالي يتم تحقيق اللحام الصلب.
قوة اللحام هي 65 إلى 100 ٪ من قوة المعادن الأساسية. هذه العملية سريعة ولحام الخدش بسرعة تصل إلى 10 م / دقيقة تم الإبلاغ عنها. تعتمد الطاقة المطلوبة (E) لوحدة اللحام بالموجات فوق الصوتية على سمك (t) وصلابة (h) للمادة المراد لحامها ويمكن حسابها من العلاقة التالية.
E = Kt 3/2 h 3/2
مع القدرة الكافية يمكن صنع لحام البقعة في أقل من ثانية ولكن لا يجب أن يتجاوز سمك الحد الأقصى للقطعة الأرق 3 مم.
يمكن استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية لحام الأجزاء الرقيقة إلى السميكة وكذلك لحام تركيبات المعادن المختلفة مثل الألمنيوم إلى الفولاذ والألمنيوم إلى التنغستن والألمنيوم إلى الموليبدينوم والنيكل والنحاس وغيرها. - دوائر كهربائية وصناعات كهربائية. ويستخدم أيضا من قبل صناعات السيارات والفضاء.
وتشمل التطبيقات النموذجية لهذه العملية تصنيع أجزاء صغيرة من المحركات ، ووصلات من أسلاك الألمنيوم والذهب إلى الترانزستورات والثنائيات ، وأبواب وصول الطائرات العمودية ، والمفاصل المعدنية غير المتشابهة في مجمعات الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، فإن التطبيق الفريد لهذه العملية هو لحام حاويات من المتفجرات مثل النتروجلسرين والألعاب النارية (مواد إطفاء الحريق) والمواد الكيميائية التفاعلية.
