Co je technologie ultrazvukové konsolidace?

    Technologie výroby ultrazvukové konsolidace je pokročilou metodou výroby materiálů a konstrukcí. Tato technologie je založena především na principu zpracování kovů ultrazvukem. Kovová fólie se používá jako surovina a vysokofrekvenční vibrace ultrazvuku se používají k tomu, aby kontaktní rozhraní mezi vrstvami prošlo třením při kombinovaném působení statického tlaku a elastické vibrační energie. Účinky tření a nárůstu teploty podporují nekonečnou aproximaci, spojování a difúzi atomů kovů mezi rozhraními a realizují pevné metalurgické spojování mezi vrstvami. Všeobecně se má za to, že tření, plastický tok a teplota jsou nezbytné faktory pro ultrazvukovou konsolidaci, ve které hraje tření dominantní roli. Není to jen proto, že tření je hlavním zdrojem tepla při konsolidaci, ale také proto, že fólie způsobuje nárůst teploty a plastický tok. Současně může tření také odstranit oxidový film, který vytváří podmínky pro atomovou difúzi mezi rozhraními fólie. 

                    

    Ultrazvukový vibrační systém se skládá hlavně z ultrazvukového napájecího zdroje, převodníku, houkačky a nástrojové hlavy. Za prvé, ultrazvukový elektrický signál s frekvencí ne menší než 20 kHz je emitován ultrazvukovým zdrojem energie. Elektrický signál je pomocí piezoelektrické keramiky v měniči přeměněn na energii podélného mechanického kmitání frekvenční fáze a amplituda mechanického kmitání je transformována zvukovodem. Do určité míry zvětšená nástrojová hlava vystupuje do nástrojové hlavy, která realizuje konsolidaci kovu kontaktem se zpracovávanými díly. Ultrazvukový vibrační systém skládající se z měniče, trychtýře a nástrojové hlavy je podepřen ložisky a statický tlak vyvíjený při konsolidaci zajišťuje nosná konstrukce. Ultrazvuková konsolidace patří ke kontinuálnímu procesu svařování. Proto je nutné, aby se hlava nástroje neustále otáčela nastavením otáček motoru. Prostřednictvím koordinovaného přizpůsobení rovinného pohybu a rychlosti otáčení lze realizovat efektivní řízení rychlosti svařování v procesu ultrazvukové konsolidace a lze se vyhnout fenoménu sklouznutí nástrojové hlavy po povrchu fólie.

    Technologie ultrazvukové konsolidace je vyvinuta na základě technologie ultrazvukového svařování. Jde o pokročilou metodu výroby materiálů a konstrukcí. Tato technologie je založena především na principu zpracování kovů ultrazvukem. Jako surovinu bere kovovou fólii a využívá vysokofrekvenční vibrace ultrazvuku k vytvoření kontaktního rozhraní mezi vrstvami pod statickým tlakem a elasticitou. Při kombinovaném působení sexuální vibrační energie je třením a nárůstem teploty podporována nekonečná aproximace, spojování a difúze atomů kovů mezi rozhraními a je realizována pevná metalurgická vazba mezi vrstvami. Tato technologie proráží tradiční ultrazvuk. Oblast svařování je omezena bodem a linií, která realizuje konsolidaci mezi kovovým povrchem a povrchem.

    Technologie je přitom vysoce navržena. Na jedné straně kombinuje technologii počítačového číslicově řízeného frézování k realizaci výroby a zpracování trojrozměrných kovových dílů. Na druhou stranu díky sladění různých materiálů může vytvořit vysoce výkonnou strukturu, kterou nelze dosáhnout jediným materiálem. Po více než 10 letech vývoje byl teoretický systém technologie výroby ultrazvukové konsolidace postupně zdokonalován a technologie je poměrně vyspělá. Jako nový způsob přípravy vysoce výkonných kompozitních materiálů se používá k výrobě vrstvených kovových kompozitních struktur, funkčně gradientních materiálových struktur, vlákny vyztužených kompozitních struktur s kovovou matricí a inteligentních kovových kompozitních struktur. V těchto oblastech je velký potenciál.