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超声波金属焊接的原理

超声波金属焊接的原理

发布日期:2017-05-12 作者: 点击:

超声波金属焊接是19世纪30年代偶然发现的。当时在作电流点焊电极加超声振动试验时,发现不通电流也能焊接上,因而发展了超声金属冷焊技术。超声波焊接虽然发现较早,但是到目前为止,其作用机理还不是很清楚。它类似于摩擦焊,但有区别,超声焊接时间很短,温度低于再结晶;它与压力焊也不相同,因为所加的静压力比压力焊小的多。一般认为在超声波焊接过程中的初始阶段,切向振动出去金属表面的氧化物,并是粗糙表面的突出部分产生反复的微焊和破坏的过程而使接触面积增大,同时使焊区温度升高,在焊件交界面产生塑性变形。这样在接触压力的作用下,相互接近到原子引力能够发生作用的距离时,即形成焊点。焊接时间过长,或超声波振幅过大会使焊接强度下降,甚至破坏。超音波金属焊接机

超音波金属焊接机

  超声波金属焊接的特点

  超声波金属焊接的特点是:不需要焊剂和外加热,不因受热而变形,没有残余应力,对焊件表面的焊前处理要求不高。不但同类金属,而且异类金属之间也可以焊接。可以将薄片或细丝焊接在厚板上。超声焊接良导电体的能量比电流焊接少的多,常用于晶体管或集成电路的引线的焊接。用于药物和易爆材料的密封焊时,能避免一般焊接因有溶解物体而污染药品,不会因受热而发生爆炸等等。

  超声波的各种效应

  1.机械效应:超声在介质中前进时所产生的效应。(超声在介质中传播是由反射而产生的机械效应)它可引起机体若干反应。超声振动可引起组织细胞内物质运动,由于超声的细微按摩,使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦、从而产生细胞按摩的作用,也称为“内按摩”这是超声波治疗所独有的特性,可以改变细胞膜的通透性,刺激细胞半透膜的弥散过程,促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态,改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。使细胞内部结构发生变化,导致细胞的功能变化,使坚硬的结缔组织延伸,松软。 

  超声波的机械作用可软化组织,增强渗透,提高代谢,促进血液循环,刺激神经系统和细胞功能,因此具有超声波独特的治疗意义。 

  2.温热效应:人体组织对超声能量有比较大的吸收本领,因此当超声波在人体组织中传播过程中,其能量不断地被组织吸收而变成热量,其结果是组织的自身温度升高。 

  产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程。即内生热。超声温热效应可增加血液循环,加速代谢,改善局部组织营养,增强酶活力。一般情况下,超声波的热作用以骨和结缔组织为显著,脂肪与血液为最少。 

  3.理化效应:超声的机械效应和温热效应均可促发若干物理化学变化。实践证明一些理化效应往往是上述效应的继发效应。TS-C型治疗机通过理化效应继发出下列五大作用: 

  A.弥散作用:超声波可以提高生物膜的通透性,超声波作用后,细胞膜对钾,钙离子的通透性发生较强的改变。从而增强生物膜弥散过程,促进物质交换,加速代谢,改善组织营养。 

  B.触变作用:超声作用下,可使凝胶转化为溶胶状态。对肌肉,肌腱的软化作用,以及对一些与组织缺水有关的病理改变。如类风湿性关节炎病变和关节、肌腱、韧带的退行性病变的治疗。 

  C.空化作用:空化形成,或保持稳定的单向振动,或继发膨胀以致崩溃,细胞功能改变,细胞内钙水平增高。成纤维细胞受激活,蛋白合成增加,血管通透性增加,血管形成加速,胶原张力增加。 

  D.聚合作用与解聚作用:水分子聚合是将多个相同或相似的分子合成一个较大的分子过程。大分子解聚,是将大分子的化学物变成小分子的过程。可使关节内增加水解酶和原酶活性增加。 

  E.消炎,修复细胞和分子:超声作用下,可使组织PH值向碱性方面发展。缓解炎症所伴有的局部酸中毒。超声可影响血流量,产生致炎症作用,抑制并起到抗炎作用。使白细胞移动,促进血管生成。胶原合成及成熟。促进或抑制损伤的修复和愈合过程。从而达到对受损细胞组织进行清理、激活、修复的过程。 

  换能器将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液辐射超声波。存在于液体中的微气泡(称为空化核)在声波的作用下振动,当声压或声强达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合。在气泡闭合时,产生冲击波,在气泡周围产生1012~1013Pa的压力及局部高温,这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中。蒸汽型空化对污垢层的直接反复冲击,一方面破坏污物与清洗件表面的吸附,另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离。气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗,污层一旦有缝可钻,气泡还能“钻入”裂缝作振动,使污层脱落。由于空化作用,两种液体在界面迅速分散而乳化,当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压,冲击清洗件,同时由于非线性效应会产生声流和微声流,而超声空化在固体和液体界面上会产生高速的微射流,所有这些作用能够破坏污物,除去或削弱边界污层,增加搅拌、扩散作用,加速可溶性污物的溶解,强化化学清洗剂的清洗作用。由引可见,凡是液体能浸到、声场存在的地方都有清洗作用,而且清洗速度快、质量高,特别适用于清洗件表面形状复杂,如空穴、狭缝等的细致清洗,易于实现清洗自动化。在某些场合下可以用水剂代替有机溶剂进行清洗,或降低酸碱的浓度,对于一些有损人体健康的清洗,如清洗放射性污物可以实现遥控或自动化清洗。超声清洗也有其局限性,例如对声反射强的材料如金属、陶瓷和玻璃等清洗效果好,而对声吸收大的材料如布料、橡胶以及粘度大的污物清洗效果差。 


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