Ultrahangos hegesztés

Ultrahangos hegesztéshez kívülről nem kell hőt bevezetni. Az ultrahang által előidézett rezgőmozgás a hegesztendő felületek érdességi kiemelkedéseit és az oxidrétegeket elroncsolja, és a fémes felületeket egymásba dörzsöli. A rezgések a kis sajtolóerővel együtt idézik elő a fém folyását.

Az ultrahangos ponthegesztőgép külsőleg ellenálláshegesztőgéphez hasonlít. A munkadarabok a szonotróda és gép üllője között fekszenek. A szorítónyomást hidraulikusan vagy pneumatikusan hozzák létre. Az ultrahangos hegesztőgép rezgéstechnikai elvét a 2.20. ábra szemlélteti.

2.20. ábra

Az ultrahangos hegesztőgépekben az ultrahangkeltők a magnetostrikciós hatáson alapulnak. Ha ferromágnes rudat vele párhuzamos mágneses térbe helyezünk, a rúd hosszváltozást szenved. Ha ezt a rudat váltakozó mágneses tér hatása alá helyezzük, akkor a rúd a tér mágneses váltakozásának ütemében deformálódik. Ha a váltakozó tér frekvenciája és a rúd önrezgése azonos, akkor rezonancia lép fel, a rúdvégek azonos frekvenciájú hanghullámokat sugároznak szét.

A magnetostrikciós rezgőfej elvben egy rúdból áll, amelyet elektromágneses gerjesztés céljából tekerccsel vesznek körül. A váltakozóáramú gerjesztés során váltakozó mágneses tér keletkezik. A rúdban, a hossztengely irányában rugalmas deformációk lépnek fel a mágneses tér változásának az ütemében.

A rúd anyagaként csak olyan fémek használhatók, amelyeknek egyrészt nagy a magnetostrikciós hatásuk, másrészt megfelelően nagy a szakítószilárdságuk. Legalkalmasabbak a nikkel és nikkelötvözetű rudak.

A hegesztéshez szükséges nagy hangerősséget úgy érik el, hogy a hangenergiát a legkisebb térre koncentrálják az ún. koncentrátorral vagy akusztikai transzformátorral.

Kevés olyan technikai fém van, amely ultrahangos módszerrel nem hegeszthető. Legjobban hegeszthetők a nagy csillapítási tényezőjű, jól alakítható anyagok, míg a kemény anyagokban gyorsan jelentkeznek a kifáradás jelei (repedések). Kis csillapítási képességű anyagok ponthegesztésekor a pontok közötti távolságot nagyra kell választani.

2.21. ábra

Az ultrahangos vonalhegesztőgép elve megegyezik a ponthegesztő elvével (2.21. ábra). A fő különbség az, hogy a vonalhegesztő gépen a hangkeltő az átviteli tagokkal együtt forgatható. Ugyancsak forgatható a szonotróda és az üllő is. A rendszert, a ponthegesztőgéphez hasonlóan, a rezgési csomópontokban kell csapágyazni. A szorítónyomást a 3 jelű csomópontra kell adni. A szonotródát nem szabad megnyomni, mivel ennek teljes terjedelmében egyenletesen kell rezegnie.

Az ultrahangos hegesztés jól alkalmazható műanyagok hegesztéséhez. A legtöbb műanyagot a nyomóerővel párhuzamos rezgésekkel hegesztik. Ezért a fémek hegesztésére készült gépekkel műanyag nem hegeszthető.