Le principe du soudage par ultrasons des métaux et ses applications courantes
En tant qu'autre méthode de soudage par ultrasons émergente après la technologie de soudage par ultrasons du plastique et du métal par ultrasons, elle présente l'avantage que d'autres méthodes de soudage ne peuvent pas correspondre au soudage de métaux identiques et différents. Le soudage de métaux par ultrasons ne nécessite pas de flux ni de source de chaleur externe, ne se déforme pas sous l'effet de la chaleur, n'a pas de contrainte résiduelle et ne nécessite pas de traitement de pré-soudage élevé sur la surface de la soudure. Il peut non seulement souder le même type de métal, mais peut également répondre à des exigences de soudage plus élevées pour des métaux différents, et peut souder des feuilles minces ou des fils minces sur des plaques épaisses. Le soudage par ultrasons de bons conducteurs consomme beaucoup moins d'énergie que le soudage actuel. La liaison par ultrasons est une application à faible puissance du soudage de métaux par ultrasons et est souvent utilisée pour le soudage de transistors ou de fils de circuits intégrés. Lorsqu'il est utilisé pour sceller le soudage de médicaments et de matériaux explosifs, il peut éviter la pollution des médicaments causée par des substances dissoutes dans la méthode de soudage générale et ne provoquera pas d'explosion due à la chaleur ou aux étincelles. Le soudage de métaux par ultrasons présente de nombreux avantages tels qu'une vitesse rapide, des économies d'énergie, une force de liaison élevée, une bonne conductivité électrique, l'absence d'étincelles et un traitement à l'état solide.
Le soudage par ultrasons des métaux a été découvert par accident dans les années 1830. À cette époque, lors du test actuel de l'électrode de soudage par points et des vibrations ultrasoniques, il a été constaté qu'il pouvait être soudé sans courant, de sorte que la technologie de soudage à froid des métaux par ultrasons a été développée.
Principe du soudage par ultrasons des métaux :
Le processus de soudage par ultrasons des métaux est principalement destiné à la vibration mécanique à haute fréquence entre l'interface de la pièce à souder sous l'action de la pression de soudage, qui génère une force de cisaillement et génère de la chaleur pendant le processus de friction, ce qui induit une déformation plastique, de sorte que la pièce réalise une connexion en phase solide. Etat. Le principe du soudage de métaux par ultrasons est illustré à la figure 1. Le générateur d'ultrasons convertit le courant de fréquence industrielle de 50 Hz en un courant de résonance de 16 à 80 kHz, transfère le courant de résonance au transducteur à ultrasons par effet piézoélectrique inverse, le convertit en énergie mécanique élastique. , puis amplifie l'amplitude à travers la corne, et enfin L'énergie de vibration élastique est transférée de la sonotrode supérieure à la pièce. Le système acoustique est un ensemble composé d'un transducteur, d'un pavillon, d'une sonotrode supérieure et d'un mécanisme de serrage. Lorsque le système fonctionne, la fréquence du courant oscillant dans le générateur est cohérente avec la fréquence naturelle du système acoustique et l'ensemble du système est en résonance. Tout en appliquant une pression sur la pièce, il transmet également une énergie de vibration élastique, qui est finalement convertie en travail de friction, en énergie de déformation et en énergie thermique entre les pièces supérieure et inférieure, ce qui peut lui permettre d'atteindre l'état de soudage en peu de temps.
Avantages du soudage par ultrasons des métaux :
Le soudage par ultrasons des métaux est une toute nouvelle technologie, et sa recherche et son application sont encore en phase de développement, mais il ne fait aucun doute qu'elle est supérieure à la technologie de soudage traditionnelle à bien des égards, en particulier comme suit.
1. Basse pression et faible consommation d'énergie
Le plus grand avantage du soudage de métaux par ultrasons différent du soudage traditionnel est sa faible pression et sa faible consommation d'énergie, ce qui permet de réduire considérablement les coûts énergétiques. Le goulot d'étranglement du soudage de métaux dissemblables ne peut pas être réalisé. De plus, dans le processus de prototypage rapide de pièces métalliques, certains dispositifs fonctionnels peuvent être intégrés pour réaliser des matériaux composites à matrice métallique intelligents, ce qui ne peut pas être réalisé par la technologie de soudage traditionnelle.
2. Vitesse rapide et haute stabilité
Le soudage par ultrasons des métaux peut assurer l'augmentation de la vitesse de soudage en utilisant le soudage par points et le soudage continu. Il peut non seulement souder des matériaux aux propriétés physiques différentes, mais également s'appliquer à la grande différence d'épaisseur et d'épaisseur qui ne peut pas être atteinte par d'autres technologies et entre les tôles multicouches. Soudage. En raison de sa résistance très élevée au joint de soudure, il a une bonne stabilité.
3. Procédure simple et haute précision
La technologie de soudage par ultrasons des métaux peut garantir la qualité du produit soudé avec une procédure simple pendant le processus de soudage. La simplicité de la procédure se reflète dans les points suivants : Premièrement, il n'a pas besoin d'utiliser de refroidissement par eau et de protection contre les gaz, et élimine le besoin de souder les produits finis. Processus de traitement thermique ; deuxièmement, aucune baguette de soudage n'est utilisée et le métal soudé n'est pas directement chauffé, ce qui réduit les pertes d'énergie et évite les problèmes de chauffage ; enfin, pas besoin d'ajouter de flux, éliminant le besoin de nettoyage ultérieur et de protection de l'environnement du produit fini. Le soudage de métaux par ultrasons utilise également un circuit électronique de puissance, qui peut réaliser un soudage à haute densité grâce à une commande électrique.
Application du soudage par ultrasons des métaux :
À l'heure actuelle, le soudage par ultrasons des métaux a quatre applications principales : le soudage par points, le soudage par joint, le faisceau de câbles et le scellement de tubes, qui sont largement utilisés dans divers domaines tels que l'automobile, la réfrigération, l'énergie solaire, les batteries et l'électronique.
À l'heure actuelle, les applications spécifiques du soudage par ultrasons des métaux comprennent principalement :
1. Soudage d'électrodes positives et négatives multicouches de batterie électrique; soudage de mailles de nickel et de feuilles de nickel de batterie nickel-hydrogène;
2. Soudage de la feuille de cuivre et de la feuille de nickel de la batterie au lithium et de la batterie polymère ; soudage de feuilles d'aluminium et de feuilles d'aluminium; soudage de tôles d'aluminium et de tôles de nickel;
3. Faisceau de câblage automobile; formage de fil; fil de soudage mutuel; plusieurs fils sont mutuellement soudés pour former un nœud de fil ; les fils de conversion de fil de cuivre et d'aluminium, les câbles et divers composants électroniques, contacts, connecteurs et bornes sont soudés;
4. Cellules solaires, panneaux solaires plats absorbant la chaleur, soudage par rouleaux de tuyaux composites aluminium-plastique, épissure de plaques de cuivre et d'aluminium;
5. Soudage de contacts à courant élevé, de contacts et de tôles différentes telles que des interrupteurs électromagnétiques et des interrupteurs sans fusible ;
6. Scellement des tuyaux en cuivre dans les réfrigérateurs, les climatiseurs et autres industries ; soudage de tuyaux en cuivre et en aluminium pour appareils à vide, etc.
Le soudage par ultrasons des métaux est une technologie de traitement spéciale émergente, il est supérieur à la technologie de soudage traditionnelle dans de nombreux aspects, et a un large éventail d'applications dans divers domaines. Cette technologie de soudage avancée n'est pas seulement une manifestation importante du progrès scientifique et technologique, mais aussi une contribution majeure au développement de la société humaine.
