307

11.9. Zgrzewanie ultradźwiękowe

Zgrzewanie ultradźwiękowe jest to metoda spajania charakteryzująca się tym, że połączenie materiałów następuje w wyniku jednoczesnego działania docisku i ultradźwiękowych drgań mechanicznych.

Zgrzeina ultradźwiękowa tworzy się w wyniku:

-    zwiększenia energii pobudzonych do drgań atomów sieci krystalicznej na łączonych powierzchniach,

-    lokalnego wzrostu temperatury na powierzchni styku wskutek tarcia drgających elementów,

-    intensyfikacji procesów dyfuzyjnych w polu drgań ultradźwiękowych,

-    zastosowania docisku mechanicznego.

Istnieje wiele metod wykorzystania dla celów spawalniczych drgań ultradźwiękowych, jednakże najczęściej wykorzystywane są drgania podłużne i poprzeczne koncentratora. Schemat urządzenia ultradźwiękowego wykorzystywanego w procesie zgrzewania pokazano na rysunku 11.39. Drgania ultradźwiękowe wywołane zjawiskiem ma-gnetostrykcji powodują ruch wahadłowy końcówki zwanej sonotrodą, w efekcie czego wskutek tarcia wydziela się ciepło, którego ilość jest uwarunkowana wielkością sił tarcia i szybkością względnych przemieszczeń. Ilość wydzielonego ciepła ułatwiającego proces zgrzewania zależy od częstości i amplitudy drgań oraz siły docisku. Temperatura nagrzania zależy oczywiście również od własności zgrzewanego metalu, czasu zgrzewania oraz od warunków w jakich odbywa się przekazywanie drgań od sonotrody do łączonych elementów.

3

Rys. 11.39. Schemat wykorzystania do celów spawalniczych wzdłużnych drgań ultradźwiękowych: I - przetwornik magnetostrykcyjny, 2 - koncentrator drgań, 3 - końcówka zgrzewająca (sonotrodą), 4 - przedmiot zgrzewany, 5 - kowadełko zgrzewarki, P - siła dociskająca

307