Was ist Ultraschall-Konsolidierungstechnologie?

    Die Ultraschall-Konsolidierungsfertigungstechnologie ist eine fortschrittliche Methode zur Material- und Strukturherstellung. Diese Technologie basiert hauptsächlich auf dem Prinzip der Metall-Ultraschallvibrations-Kunststoffverarbeitung. Als Rohmaterial wird Metallfolie verwendet, und die hochfrequente Vibration des Ultraschalls wird verwendet, um die Kontaktschnittstelle zwischen den Schichten unter der kombinierten Wirkung von statischem Druck und elastischer Vibrationsenergie durch Reibung zu bewegen. Die Auswirkungen von Reibung und Temperaturanstieg fördern die unendliche Annäherung, Bindung und Diffusion von Metallatomen zwischen Grenzflächen und sorgen für eine feste metallurgische Bindung zwischen Schichten. Es wird allgemein angenommen, dass Reibung, plastischer Fluss und Temperatur die notwendigen Faktoren für die Ultraschallverfestigung sind, wobei Reibung eine dominierende Rolle spielt. Dies liegt nicht nur daran, dass Reibung die Hauptwärmequelle bei der Konsolidierung ist, sondern auch daran, dass die Folie einen Temperaturanstieg und plastisches Fließen erzeugt. Gleichzeitig kann Reibung auch den Oxidfilm entfernen, wodurch Bedingungen für die Atomdiffusion zwischen Foliengrenzflächen geschaffen werden. 

                    

    Das Ultraschallvibrationssystem besteht hauptsächlich aus Ultraschallstromversorgung, Wandler, Horn und Werkzeugkopf. Erstens wird das elektrische Ultraschallsignal mit einer Frequenz von mindestens 20 kHz von der Ultraschallstromversorgung ausgesendet. Das elektrische Signal wird durch piezoelektrische Keramik im Wandler in longitudinale mechanische Schwingungsenergie der Frequenzphase umgewandelt, und die mechanische Schwingungsamplitude wird durch das Horn umgewandelt. Bis zu einem gewissen Grad vergrößert, wird der Werkzeugkopf an den Werkzeugkopf ausgegeben, der die Metallkonsolidierung durch Kontakt mit den zu bearbeitenden Teilen realisiert. Das Ultraschallvibrationssystem bestehend aus Wandler, Horn und Werkzeugkopf wird durch Lager getragen, und der während der Konsolidierung ausgeübte statische Druck wird von der Stützstruktur bereitgestellt. Die Ultraschallkonsolidierung gehört zum kontinuierlichen Schweißprozess. Daher ist es notwendig, den Werkzeugkopf durch Anpassen der Motorgeschwindigkeit kontinuierlich rotieren zu lassen. Durch die koordinierte Abstimmung von Ebenenbewegung und Rotationsgeschwindigkeit kann die Schweißgeschwindigkeit im Prozess der Ultraschallkonsolidierung effektiv gesteuert und das Phänomen des Abrutschens des Werkzeugkopfs auf der Folienoberfläche vermieden werden.

    Die Ultraschall-Konsolidierungstechnologie wird auf Basis der Ultraschall-Schweißtechnologie entwickelt. Es handelt sich um eine fortschrittliche Methode zur Material- und Strukturherstellung. Diese Technologie basiert hauptsächlich auf dem Prinzip der Metall-Ultraschallvibrations-Kunststoffverarbeitung. Es verwendet Metallfolie als Rohmaterial und nutzt die hochfrequente Ultraschallschwingung, um die Kontaktschnittstelle zwischen Schichten unter statischem Druck und Elastizität herzustellen. Unter der kombinierten Wirkung der sexuellen Schwingungsenergie wird die unendliche Annäherung, Bindung und Diffusion von Metallatomen zwischen Grenzflächen durch Reibung und Temperaturanstieg gefördert und die feste metallurgische Bindung zwischen den Schichten verwirklicht. Diese Technologie durchbricht den traditionellen Ultraschall. Der Schweißbereich wird durch Punkt und Linie begrenzt, wodurch die Konsolidierung zwischen der Metalloberfläche und der Oberfläche realisiert wird.

    Gleichzeitig ist die Technologie hochentwickelt. Einerseits kombiniert es die Frästechnologie mit numerischer Computersteuerung, um die Herstellung und Bearbeitung dreidimensionaler Metallteile zu realisieren. Andererseits kann durch die Kombination verschiedener Materialien eine Hochleistungsstruktur entstehen, die mit einem einzelnen Material nicht erreicht werden kann. Nach mehr als 10 Jahren Entwicklungszeit wurde das theoretische System der Ultraschall-Konsolidierungsfertigungstechnologie schrittweise verbessert und die Technologie ist relativ ausgereift. Als neue Methode zur Herstellung von Hochleistungsverbundwerkstoffen wird es zur Herstellung geschichteter Metallverbundstrukturen, Materialstrukturen mit Funktionsgradienten, faserverstärkter Metallmatrix-Verbundstrukturen und intelligenter Metallverbundstrukturen eingesetzt. In diesen Bereichen besteht großes Potenzial.