I. Was ist Ultraschall?

Ultraschallwellen sind eine Technik, die die durch hochfrequente Schwingungen erzeugte Energie nutzt, um auf die Oberfläche eines Werkstücks einzuwirken und so die Verbindung von Metallteilen zu erreichen.

II. Funktionsprinzip von Ultraschallwellen

1. Elektrische Energie wird in hochfrequente mechanische Schwingungen umgewandelt, die über einen akustisch abgestimmten Schweißkopf an die Schweißdüse übertragen werden. Die oberen und unteren Werkstücke reiben unter Druckbelastung mit 20.000 bzw. 40.000 Zyklen pro Sekunde aneinander. Die kombinierte Wirkung von hochfrequenter Schwingung und Druck verteilt die dünne Material- und Oxidschicht auf der Werkstückoberfläche und erzeugt so eine saubere und kontrollierbare Diffusionsschweißung. Durch die Rekombination von Atomen zwischen den Werkstücken entsteht schließlich eine zuverlässige metallurgische Schmelzschicht.
2. Ein Generator wandelt niederfrequenten Strom in hochfrequenten Strom um. Dieser hochfrequente Strom wird anschließend durch einen Wandler in mechanische Schwingungen umgewandelt. Amplitudenmodulator und Schweißkopf dienen der Einstellung der Schwingungsamplitude. Unter einem bestimmten statischen Druck reiben und kollidieren die Molekülstrukturen auf der Metalloberfläche aneinander, wodurch eine intermolekulare Durchdringung und somit ein Schweißvorgang entsteht.

Grundkenntnisse und Fehlerbehebung bei Ultraschallgeräten

III. Häufige Fehler beim Ultraschallschweißen

(a) Unvollständiges Löten

1. Unzureichende Schweißleistung: zu geringer Druck, zu geringe Amplitude oder die Basis ist nicht sicher befestigt.
2. Unzureichende Schweißenergie: Die Formel zur Berechnung der abgegebenen Energie lautet E = P × T = F × V × T = μN × A × f × T (wobei E die Energie, P die Leistung, V die Geschwindigkeit, μ der Reibungskoeffizient, N der Druck, A die Amplitude, f die Frequenz und T die Zeit ist). Unzureichende Energie führt zu schlechten Schweißergebnissen.
3. Öl- oder Oxidschichten auf der Oberfläche des Materials können die Schweißverbindung beeinträchtigen.
4. Sind die Zähne zu scharf, können sie beim Schweißen leicht in die Schweißnaht eindringen.
5. Die Oberfläche der Schweißverbindung weist eine Materialbeschichtung auf, die für das Ultraschallschweißen ungeeignet ist.
6. Die zu verschweißenden Werkstoffe sind für das Ultraschallschweißen nicht geeignet.

(ii) Schweißkopfbasis

Ursache Wenn der Schweißkopf oder die Schweißbasis mit dem Material in Kontakt kommt, entstehen übermäßig hohe Temperaturen, die ein molekulares Eindringen zwischen dem Material und dem Schweißkopf bzw. der Schweißbasis bewirken und so zur Haftung führen.

Lösung :

1. Überprüfen Sie die Zähne des Schweißkopfes und des Schweißfußes. Starker Verschleiß führt zu einem Temperaturanstieg und muss umgehend behoben werden.
2. Bei gleichbleibend guten Schweißergebnissen kann die Leistung entsprechend erhöht und die Schweißzeit verkürzt werden, um einen übermäßigen Energieaustausch zwischen Schweißkopf und Material zu vermeiden.

(iii) Schweißnahtrisse

1. Rissbildung im Bereich der Schweißnaht: Beim Schweißen mehrerer Materiallagen bildet die Kante der Schweißnaht eine Schräge. Die Vibration des Schweißkopfes übt eine Zugkraft auf diese Kante aus, wodurch leicht Risse entstehen können.
2. Lösung : Führen Sie eine spezielle Behandlung am Rand der Schweißnaht durch, um eine gleichmäßige Spannungsverteilung zu gewährleisten und die durch Vibrationen erzeugte Zugkraft zu mindern.
3. Risse in der Nähe der Lötstelle: Vibrationen des Lötkopfes führen zu Bewegungen des Materials. Beispielsweise kann beim Verbinden von Aluminiumfolie mit einer Batterie ein Zug leicht zum Bruch führen.
4. Lösungen : ① Ändern Sie die Richtung des Zahnmusters (z. B. durch Verwendung diagonaler Muster), um die Richtung der Kraft auf das Material anzupassen; ② Verlängern Sie die Lasche entsprechend, um einen Pufferraum zwischen der Batterie und der Lötstelle zu schaffen.

(iv) Große Schwankungen der Ausgangsleistung

Grund Es gibt viele Faktoren, die die Ausgangsleistung beeinflussen, und diese müssen einzeln überprüft werden.

Lösung :

1. Überprüfen Sie die Installation der Dreifacheinheit auf Beschädigungen und montieren Sie sie gegebenenfalls neu.
2. Prüfen Sie, ob die Schrauben am Sockel fest angezogen sind.
3. Prüfen Sie, ob an der Stelle der Basisklemme Lücken vorhanden sind.
4. Überprüfen Sie die Schweißvorrichtungen, um sicherzustellen, dass die Schweißpositionen jedes Mal gleich sind.
5. Prüfen Sie die Oberfläche des Materials auf Oxidationsspuren oder Ölflecken.
6. Prüfen Sie, ob die Spezifikationen der eingehenden Materialien übereinstimmen (bei festem Schweißkopfhub führen Unterschiede in der Dicke und Härte der Materialien zu Schwankungen der Ausgangsleistung).
7. Überprüfen Sie die Stabilität der Luftzufuhr im Werk und beobachten Sie, ob es Schwankungen im Ansaugluftdruckmesser gibt.
8. Prüfen Sie, ob der Ultraschallausgang des Netzteils stabil ist.

(v) Überlastung

Ursachen Dazu gehören zwei Situationen: Leistungsüberlastung und Frequenzüberlastung.

Lösung :

1. Reduzieren Sie die Schweißparameter entsprechend.
2. Die Eintauchtiefe des Schweißkopfes muss begrenzt werden, um sicherzustellen, dass ein bestimmter Abstand zwischen Schweißkopf und Grundplatte eingehalten wird.