Ультрадыбыстық пластмассаларды, пластмассаларды, металдарды, полимерлі материалдарды, алюминий профильдерін дәнекерлеу. Ультрадыбыстық дәнекерлеу: технология, зиянды факторлар

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Металдарды ультрадыбыстық дәнекерлеу – қатты фазада тұрақты қосылыс алынатын процесс. Кәмелетке толмаған аймақтардың қалыптасуы (оларда байланыстар пайда болады) және олардың арасындағы байланыс арнайы құралдың әсерінен орын алады. Ол дайындамалардағы шағын амплитуданың және қысу қалыпты күшінің салыстырмалы таңбалы ауыспалы тангенциалды орын ауыстыруларының бірлескен әрекетін қамтамасыз етеді. Ультрадыбыстық дәнекерлеу технологиясының не екенін егжей-тегжейлі қарастырайық.

Қосылу механизмі

Төмен амплитудалы орын ауыстырулар ультрадыбыстық жиілігі бар бөліктер арасында орын алады. Олардың арқасында бөлшектердің бетіндегі микрокедір-бұдырлар пластикалық деформацияға ұшырайды. Бұл ретте ластаушы заттар қосылу аймағынан эвакуацияланады. Ультрадыбыстық механикалық тербеліс дайындаманың сыртқы жағындағы құралдан дәнекерлеу орнына беріледі. Бүкіл процесс арматураның сырғып кетуін және бойымен тіректерді болдырмайтындай етіп ұйымдастырылғанегжей-тегжейлі беттер. Дайындама арқылы тербелістердің өтуі кезінде энергия бөлінеді. Бұл дәнекерлеудің бастапқы сатысындағы беттер арасындағы сыртқы үйкеліспен және орнату аймағы қалыптасқаннан кейін тірек пен құралдың арасында орналасқан материалдағы ішкі үйкеліспен қамтамасыз етіледі. Бұл буындағы температураны көтеріп, оның деформациялануын жеңілдетеді.

Материалдың ерекше тәртібі

Бөлшектер арасындағы тангенциалды орын ауыстырулар және олар тудыратын және дәнекерлеу күшінен қысумен бірге әсер ететін кернеулер бетке жақын қабаттардағы шағын көлемдегі ауыр пластикалық деформацияның локализациясын қамтамасыз етеді. Бүкіл процесс ұнтақтаумен және оксидті қабықшаларды және басқа ластаушы заттарды механикалық эвакуациялаумен бірге жүреді. Ультрадыбыстық дәнекерлеу аққыштық күшін төмендетеді, осылайша пластикалық деформацияны жеңілдетеді.

Процесс мүмкіндіктері

Ультрадыбыстық дәнекерлеу қосылу үшін қажетті жағдайларды қалыптастыруға ықпал етеді. Бұл түрлендіргіштің механикалық тербелістері арқылы қамтамасыз етіледі. Діріл энергиясы күрделі ығысу, қысу және деформация кернеулерін тудырады. Пластикалық деформация материалдардың серпімділік шегінен асып кеткенде пайда болады. Күшті байланыс алу беттік оксидтерді, органикалық және адсорбцияланған қабыршақтарды эвакуациялаудан кейін тікелей жанасу аймағын ұлғайту арқылы қамтамасыз етіледі.

KM пайдалану

Ультрадыбыс ғылыми салада кеңінен қолданылады. Оның көмегімен ғалымдар бірқатар физикалық қасиеттерді зерттейдізаттар мен құбылыстар. Өнеркәсіпте ультрадыбыстық құралдарды майсыздандыру және тазалау, өңдеуге қиын материалдармен жұмыс істеу үшін қолданылады. Сонымен қатар, ауытқулар кристалданатын балқымаларға жақсы әсер етеді. Ультрадыбыс оларды газсыздандыруды және дәнді тазартуды қамтамасыз етеді, құйылған материалдардың механикалық қасиеттерін жақсартады. Тербеліс қалдық кернеулерді жоюға ықпал етеді. Олар сондай-ақ баяу химиялық реакциялардың жылдамдығын арттыру үшін кеңінен қолданылады. Ультрадыбыстық дәнекерлеу әртүрлі мақсаттарда қолданылуы мүмкін. Тербеліс тігіс пен нүктелік қосылыстарды қалыптастыру үшін энергия көзіне айналуы мүмкін. Кристалдану кезінде дәнекерлеу пулы ультрадыбыстық әсерге ұшыраған кезде, дәнекерлеу құрылымын нақтылау және газдарды қарқынды жою есебінен қосылыстың механикалық қасиеттері жақсарады. Тербеліс кірді, жасанды және табиғи пленкаларды белсенді түрде кетіретіндіктен, тотыққан, лакталған және т.б. беті бар бөлшектерді қосуға болады. Ультрадыбыстық дәнекерлеу кезінде пайда болатын өздігінен кернеулерді азайтуға немесе жоюға ықпал етеді. Тербелістердің арқасында қосылыс құрылымының құрамдас бөліктерін тұрақтандыруға болады. Бұл, өз кезегінде, құрылымдардың кейіннен өздігінен деформациялану мүмкіндігін болдырмауға мүмкіндік береді. Ультрадыбыстық дәнекерлеу соңғы уақытта көбірек қолданыла бастады. Бұл суық және жанасу әдістерімен салыстырғанда осы қосылу әдісінің сөзсіз артықшылықтарына байланысты. Әсіресе жиі ультрадыбыстық тербеліс микроэлектроникада қолданылады.

Болашағы бар бағытполимерлі материалдарды ультрадыбыстық дәнекерлеу қарастырылады. Олардың кейбіреулерін басқа әдіспен қосу мүмкін емес. Өнеркәсіптік кәсіпорындарда қазіргі уақытта жұқа қабырғалы алюминий профильдерін, фольгаларды, сымдарды ультрадыбыстық дәнекерлеу жұмыстары жүргізілуде. Бұл әдіс әсіресе ұқсас емес шикізаттан жасалған өнімдерді біріктіру үшін тиімді. Алюминийдің ультрадыбыстық дәнекерлеуі тұрмыстық техника өндірісінде қолданылады. Бұл әдіс қаңылтыр шикізатын (никель, мыс, қорытпалар) біріктіру кезінде тиімді. Пластмассаларды ультрадыбыстық дәнекерлеу оптика және ұсақ механика құрылғыларын өндіруде қолдануды тапты. Қазіргі уақытта микросұлбалардың әртүрлі элементтерін қосуға арналған машиналар жасалып, өндіріске енгізілді. Құрылғылар автоматты құрылғылармен жабдықталған, соның арқасында өнімділік айтарлықтай артады.

АҚШ қуаты

Пластиктің ультрадыбыстық дәнекерлеуі жоғары жиілікті механикалық тербелістердің және салыстырмалы түрде аз сығымдау күшінің бірлескен әрекетінің арқасында тұрақты байланысты қамтамасыз етеді. Бұл әдіс суық әдіспен көп ортақ. Орта арқылы берілуі мүмкін ультрадыбыстық қуат соңғысының физикалық қасиеттеріне байланысты болады. Егер қысу аймақтарындағы беріктік шегі асып кетсе, қатты материал шөгеді. Ұқсас жағдайларда сұйықтықтарда кавитация пайда болады, бұл кішкентай көпіршіктердің пайда болуымен және олардың кейінгі құлауымен бірге жүреді. Соңғы процесспен бірге жергілікті қысымдар пайда болады. Бұл құбылыс өнімдерді тазалау және өңдеу кезінде қолданылады.

Құрылғы түйіндері

Пластикті ультрадыбыстық дәнекерлеу көмегімен жүзеге асырыладыарнайы машиналар. Оларда келесі түйіндер бар:

1. Қуат көзі.
2. Дірілдейтін механикалық жүйе.
3. Басқару жабдығы.
4. Қысымды жетек.

Тербелмелі жүйе электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін оны кейіннен қосылу бөліміне беру, оны шоғырландыру және эмитент жылдамдығының қажетті мәнін алу үшін қолданылады. Бұл түйінде мыналар бар:

1. Орамалары бар электромеханикалық түрлендіргіш. Ол металл қорапқа салынған және сумен салқындатылады.
2. Эластикалық тербеліс трансформаторы.
3. Дәнекерлеуге арналған кеңес.
4. Қысым механизмі бар қолдау.

Жүйе диафрагма арқылы бекітілген. Ультрадыбыстық сәулелену дәнекерлеу сәтінде ғана пайда болады. Процесс тербелістердің, бетке тік бұрышта түсірілген қысымның және термиялық әсердің әсерінен жүреді.

Әдіс мүмкіндіктері

Ультрадыбыстық дәнекерлеу пластикалық шикізат үшін ең тиімді. Мыс, никель, алтын, күміс және т.б. бұйымдарды бір-бірімен және басқа да төмен пластикалық бұйымдармен біріктіруге болады. Қаттылық артқан сайын ультрадыбыстық дәнекерлеу қабілеті нашарлайды. Вольфрамнан, ниобийден, цирконийден, танталдан, молибденнен жасалған отқа төзімді бұйымдар ультрадыбыстың көмегімен тиімді қосылған. Полимерлерді ультрадыбыстық дәнекерлеу салыстырмалы түрде жаңа әдіс болып саналады. Мұндай бұйымдарды бір-біріне де, басқа қатты бөлшектерге де қосуға болады. Металлға келетін болсақ, оны біріктіруге боладышыны, жартылай өткізгіштер, керамика. Сондай-ақ, бос орындарды аралық қабат арқылы байлауға болады. Мысалы, болат бұйымдар алюминий пластик арқылы бір-бірімен дәнекерленген. Жоғары температурада қысқа тұрудың арқасында әртүрлі өнімдердің жоғары сапалы байланысы алынады. Шикізаттың қасиеттері шамалы өзгерістерге ұшырайды. Шетелдік қоспалардың болмауы ультрадыбыстық дәнекерлеудің артықшылықтарының бірі болып табылады. Адамдар үшін зиянды факторлар да жоқ. Қосылған кезде қолайлы гигиеналық жағдайлар жасалады. Өнімдердің байланыстары химиялық біртекті.

Қосылым мүмкіндіктері

Металды дәнекерлеу, әдетте, қабаттасатын әдіспен жүзеге асырылады. Бұл ретте әртүрлі дизайн элементтері қосылады. Дәнекерлеу нүктелермен (бір немесе бірнеше), үздіксіз тігіспен немесе жабық шеңберде жүзеге асырылуы мүмкін. Кейбір жағдайларда сым дайындамасының ұшын алдын ала қалыптастыру кезінде жазықтықпен тройниктік байланыс жасалады. Бір уақытта бірнеше материалды ультрадыбыстық дәнекерлеуді жүзеге асыруға болады (пакет).

Бөлшек қалыңдығы

Ол жоғарғы шекпен шектелген. Металл дайындамасының қалыңдығының ұлғаюымен үлкен амплитудасы бар тербелістерді қолдану қажет. Бұл энергияның жоғалуының орнын толтырады. Амплитуданың ұлғаюы, өз кезегінде, белгілі бір шекке дейін мүмкін. Шектеулер шаршау сызаттарының ықтималдығымен, құралдан үлкен ойықтармен байланысты. Мұндай жағдайларда қалай екенін бағалау керекультрадыбыстық дәнекерлеу орынды болар еді. Іс жүзінде бұл әдіс 3…4 мкм-ден 05…1 мм-ге дейінгі өнімнің қалыңдығы үшін қолданылады. Дәнекерлеуді диаметрі 0,01 … 05 мм бөлшектер үшін де қолдануға болады. Екінші өнімнің қалыңдығы біріншіден айтарлықтай үлкен болуы мүмкін.

Мүмкін мәселелер

Ультрадыбыстық дәнекерлеу әдісін қолдану кезінде өнімдердегі бар қосылыстардың шаршау бұзылу ықтималдығын ескеру қажет. Процесс барысында дайындамалар бір-біріне қатысты бұрыла алады. Жоғарыда айтылғандай, құралдан материалдың бетінде ойықтар қалады. Құрылғының өзі оның жұмыс жазықтығының эрозиясына байланысты шектеулі қызмет ету мерзіміне ие. Кейбір нүктелерде бұйымның материалы құралға дәнекерленген. Бұл құрылғының тозуына әкеледі. Жабдықтарды жөндеу бірқатар қиындықтармен қатар жүреді. Олар құралдың өзі конфигурациясы мен өлшемдері дәл жұмыс жиілігіне есептелген бөлінбейтін бір блок конструкциясының элементі ретінде әрекет ететініне байланысты.

Өнімді дайындау және режим параметрлері

Ультрадыбыстық дәнекерлеуді орындамас бұрын бөлшектердің бетімен күрделі шараларды орындау қажет емес. Қаласаңыз, қосылым сапасының тұрақтылығын арттыруға болады. Мұны істеу үшін өнімді тек еріткішпен майсыздандыру ұсынылады. Иілгіш металдарды біріктіру үшін ультрадыбыстың басталуына қатысты импульстік кідіріспен цикл оңтайлы болып саналады. Өнімнің қаттылығы салыстырмалы түрде жоғары болғандықтан, ультрадыбысты қосар алдында аздап қызғанша күткен жөн.

Дәнекерлеу үлгілері

Олардың бірнешеуі бар. Ультрадыбыстық дәнекерлеудің технологиялық схемалары құрал тербелістерінің сипаты бойынша ерекшеленеді. Олар бұралу, иілу, бойлық болуы мүмкін. Сондай-ақ, схемалар дәнекерленген бөліктің бетіне қатысты құрылғының кеңістіктік жағдайына, сондай-ақ өнімдерге қысу күштерін беру әдісіне және тірек элементінің конструкциялық ерекшеліктеріне байланысты ажыратылады. Контурлық, тігісті және нүктелік қосылыстар үшін иілу және бойлық тербелістері бар нұсқалар қолданылады. Ультрадыбыстық әрекетті бөлек жылу көзінен бөліктерді жергілікті импульстік қыздырумен біріктіруге болады. Бұл жағдайда бірқатар артықшылықтарға қол жеткізуге болады. Ең алдымен, тербелістердің амплитудасын, сондай-ақ олардың берілу күші мен уақытын азайтуға болады. Термиялық импульстің энергетикалық қасиеттері және оның ультрадыбыстық әсер ету кезеңі процестің қосымша параметрлері ретінде әрекет етеді.

Термиялық эффект

Ультрадыбыстық дәнекерлеу қосылыстағы температураның жоғарылауымен бірге жүреді. Жылудың пайда болуы жанасатын өнімдердің беттерінде үйкелістің пайда болуынан, сондай-ақ пластикалық деформациялардан туындайды. Олар, шын мәнінде, дәнекерленген қосылыстың қалыптасуымен бірге жүреді. Байланыс аймағындағы температура беріктік параметрлеріне байланысты болады. Ең бастысы - материалдың қаттылық дәрежесі. Сонымен қатар, оның термофизикалық қасиеттері айтарлықтай маңызды: жылу өткізгіштік пен жылу сыйымдылығы. Таңдалған дәнекерлеу режимі температура деңгейіне де әсер етеді. Тәжірибе көрсеткендей, пайда болатын жылу эффектісі анықтаушы шарт ретінде әрекет етпейді. олбұйымдардағы қосылыстардың максималды беріктігі температураның шекті деңгейге дейін көтерілуіне дейін жетуіне байланысты. Бөлшектерді алдын ала қыздыру арқылы ультрадыбыстық тербелістердің берілу ұзақтығын қысқартуға болады. Бұл да қосылымның беріктігін арттырады.

Қорытынды

Ультрадыбыстық дәнекерлеу қазіргі уақытта кейбір салаларда бөлшектерді біріктірудің таптырмас әдісі болып табылады. Бұл әдіс әсіресе микроэлектроникада кең таралған. Ультрадыбыстық әртүрлі пластикалық және қатты материалдарды қосуға мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда дәнекерлеу құралдары мен технологияларын жетілдіру бойынша ғылыми жұмыстар белсенді жүргізілуде.