Cos'è la tecnologia di consolidamento ad ultrasuoni?

    La tecnologia di produzione di consolidamento ad ultrasuoni è un metodo avanzato di produzione di materiali e strutture. Questa tecnologia si basa principalmente sul principio della lavorazione della plastica con vibrazione ultrasonica del metallo. La lamina metallica viene utilizzata come materia prima e la vibrazione ad alta frequenza degli ultrasuoni viene utilizzata per far passare l'interfaccia di contatto tra gli strati attraverso l'attrito sotto l'azione combinata della pressione statica e dell'energia di vibrazione elastica. Gli effetti dell'attrito e dell'aumento della temperatura promuovono l'approssimazione infinita, il legame e la diffusione degli atomi metallici tra le interfacce e realizzano un solido legame metallurgico tra gli strati. Si ritiene generalmente che l'attrito, il flusso plastico e la temperatura siano i fattori necessari per il consolidamento ultrasonico, in cui l'attrito gioca un ruolo dominante. Questo non solo perché l’attrito è la principale fonte di calore nel consolidamento, ma anche perché la lamina produce un aumento di temperatura e uno scorrimento della plastica. Allo stesso tempo, l’attrito può anche rimuovere la pellicola di ossido, che crea le condizioni per la diffusione atomica tra le interfacce delle lamine. 

                    

    Il sistema di vibrazione ad ultrasuoni è costituito principalmente da alimentatore ad ultrasuoni, trasduttore, corno e testa dell'utensile. Innanzitutto, il segnale elettrico ultrasonico con una frequenza non inferiore a 20Khz viene emesso dall'alimentatore ad ultrasuoni. Il segnale elettrico viene convertito nell'energia di vibrazione meccanica longitudinale della fase di frequenza dalla ceramica piezoelettrica nel trasduttore e l'ampiezza della vibrazione meccanica viene trasformata dal corno. Ingrandita in una certa misura, la testa dell'utensile viene emessa nella testa dell'utensile, che realizza il consolidamento del metallo entrando in contatto con le parti da lavorare. Il sistema di vibrazione ad ultrasuoni costituito da trasduttore, corno e testa dell'utensile è supportato da cuscinetti e la pressione statica applicata durante il consolidamento è fornita dalla struttura di supporto. Il consolidamento ad ultrasuoni appartiene al processo di saldatura continua. Pertanto, è necessario far ruotare continuamente la testa dell'utensile regolando la velocità del motore. Attraverso la corrispondenza coordinata del movimento del piano e della velocità di rotazione, è possibile realizzare il controllo efficace della velocità di saldatura nel processo di consolidamento ad ultrasuoni ed evitare il fenomeno dello scivolamento della testa dell'utensile sulla superficie della lamina.

    La tecnologia di consolidamento ad ultrasuoni è sviluppata sulla base della tecnologia di saldatura ad ultrasuoni. È un metodo avanzato di produzione di materiali e strutture. Questa tecnologia si basa principalmente sul principio della lavorazione della plastica con vibrazione ultrasonica del metallo. Prende un foglio di metallo come materia prima e sfrutta la vibrazione ad alta frequenza degli ultrasuoni per creare l'interfaccia di contatto tra gli strati sotto pressione statica ed elasticità. Sotto l'azione combinata dell'energia della vibrazione sessuale, l'avvicinamento infinito, il legame e la diffusione degli atomi metallici tra le interfacce sono promossi dall'attrito e dall'aumento della temperatura e si realizza il solido legame metallurgico tra gli strati. Questa tecnologia rompe gli ultrasuoni tradizionali. L'area di saldatura è limitata dal punto e dalla linea, che realizza il consolidamento tra la superficie metallica e la superficie.

    Allo stesso tempo, la tecnologia è altamente progettata. Da un lato, combina la tecnologia di fresatura a controllo numerico computerizzato per realizzare la produzione e la lavorazione di parti metalliche tridimensionali. D'altro canto, abbinando materiali diversi, è possibile produrre una struttura ad alte prestazioni che non può essere ottenuta con un singolo materiale. Dopo più di 10 anni di sviluppo, il sistema teorico della tecnologia di produzione del consolidamento ad ultrasuoni è stato gradualmente migliorato e la tecnologia è relativamente matura. Come nuovo metodo per preparare materiali compositi ad alte prestazioni, viene utilizzato per fabbricare strutture composite metalliche a strati, strutture di materiali a gradiente funzionale, strutture composite a matrice metallica rinforzata con fibre e strutture composite metalliche intelligenti. C’è un grande potenziale in queste aree.