Ultrazvočno spajkanje – Spajanje trdih kovin z jeklom brez toka

Ultrazvočno spajkanje revolucionira način združevanja trdih kovin in ponuja čistejšo in učinkovitejšo alternativo tradicionalnim metodam. Z uporabo ultrazvočnih valov z visoko intenzivnostjo ta napredna tehnika odpravlja potrebo po strupenih tokovih, ki se običajno uporabljajo za razgradnjo oksidov in omogočanje lepljenja. Še posebej učinkovito za zahtevne materiale, kot je volframov karbid, ultrazvočno spajkanje poveča trdnost sklepov, hkrati pa zmanjša zdravstvena tveganja in vpliv na okolje. Ta inovativen pristop odpira nove možnosti za industrije, ki potrebujejo robustne in zanesljive povezave med trdimi kovinami in jeklom.

Sonicator UIP1000hdT za spajkanje

Inštitut RIF je dosegel svoje revolucionarne rezultate spajkanja z uporabo Hielscher UIP1000hdT, 1000-vatnega sondnega sondnega zvočnika, znanega po svoji natančnosti in moči. Ta najsodobnejša naprava ustvarja ultrazvočne valove visoke intenzivnosti, ki omogočajo napredne procese, kot je kavitacija, da učinkovito razgradijo okside in izboljšajo vlaženje materiala. Njegova robustna zasnova zagotavlja dosledno delovanje v zahtevnih pogojih, medtem ko uporabniku prijazen vmesnik zaslona na dotik in programabilne nastavitve zagotavljajo natančen nadzor nad ključnimi parametri. Sposobnost UIP1000hdT, da zagotavlja zanesljive, ponovljive rezultate, je nepogrešljivo orodje za najsodobnejše raziskave in industrijske aplikacije, vključno z ultrazvočnim spajkanjem

V iskanju inovativnih in trajnostnih proizvodnih rešitev je Inštitut za raziskave in prenos RIF (Dortmund, Nemčija) dosegel preboj na področju ultrazvočnega spajkanja za spajanje trdih kovin z jeklom. Ta najsodobnejši pristop odpravlja potrebo po strupenih tokih, saj ponuja koristi za zdravje in okolje, hkrati pa ohranja robustno delovanje sklepov.

Izziv spajkanja trdih kovin

Trde kovine, kot je volframov karbid, je zaradi svojih strukturnih lastnosti in kemičnega obnašanja težko spajkati. Tradicionalno spajkanje z jeklom ovirata dva glavna dejavnika:

• Diferencialna toplotna ekspanzija: Neusklajene stopnje raztezanja trdih kovin in jekla med postopkom spajkanja lahko ogrozijo celovitost spojev.
• Nastajanje oksida: Med spajkanjem se na kovinskih površinah naravno tvorijo oksidne plasti, ki ovirajo proces vlaženja in zmanjšujejo trdnost vezi.

Za reševanje teh izzivov se konvencionalne metode spajkanja močno zanašajo na kemično agresivne tokove. Vendar pa ti tokovi predstavljajo veliko tveganje za zdravje in lahko sčasoma poškodujejo materiale. Alternative, kot so vakuumsko spajkanje ali spajkanje zaščitnega plina, so učinkovite, vendar imajo visoke stroške opreme in dolge čase obdelave.

Ultrazvočna rešitev: spajkanje brez pretoka

Ultrazvočno podprto spajkanje predstavlja revolucionarno alternativo. Ta metoda, ki se že uporablja za lahke kovine, uporablja ultrazvočne valove za izboljšanje zmogljivosti spajkanja pri nižjih temperaturah.

Kako deluje ultrazvočno spajkanje

Ko se ultrazvočni valovi uporabijo za postopek spajkanja, ustvarijo pojav, imenovan kavitacija. To vključuje nastanek mikroskopskih plinskih mehurčkov v spajki, ki se zrušijo pod visokim tlakom in temperaturo. To implozivno dejanje ima več prednosti:

• Razbije in odstrani oksidne plasti s kovinskih površin.
• Porazdeli oksidne delce po celotnem spajknem šivu.
• Izboljša vlaženje trde kovine s spajko.

Z odpravo potrebe po toku, ultrazvočno spajkanje bistveno zmanjša kemične nevarnosti in hkrati doseže visoko kakovostne vezi.

Napredna tehnologija spajkanja

Na inštitutu RIF so raziskovalci optimizirali ultrazvočno spajkanje z uporabo modela Hielscher sonicator UIP1000hdT za aplikacije od trde kovine do jekla. Ključni napredki vključujejo:

• Prilagojena spajkalna postaja: Specializirana nastavitev, kjer se partnerji za združevanje induktivno segrevajo, medtem ko se ultrazvočni valovi natančno uporabljajo.
• Spremljanje procesov: Napredni merilni in kontrolni sistemi zagotavljajo ponovljive rezultate v različnih kombinacijah jekel in trdih kovin.
• Temeljito testiranje: Spajkani spoji so podvrženi strogemu neporušitvenemu slikanju in mehanskemu testiranju za potrditev trdnosti in zanesljivosti.

Z natančnim eksperimentiranjem je inštitut RIF opredelil kritične procesne parametre, kot so temperatura spajkanja in čas aktivacije ultrazvoka. Rezultati so izjemni:

• Povečanje moči: Ultrazvočno spajkanje je ustvarilo spojeve z močjo do 368 MPa - povečanje za 347% v primerjavi s spajkanjem brez pretoka ali ultrazvoka (106 MPa).
• Konkurenčna uspešnost: Trdnost spoja, dosežena z ultrazvočnim spajkanjem tekmuje z običajnimi metodami, ki temeljijo na toku.

Henrik Ulitzka, vodilni raziskovalec na RIF, je poudaril pomen teh ugotovitev:
“Naši testi so pokazali kritičen vpliv procesnih parametrov. S fino nastavitvijo temperature in časa aktivacije ultrazvoka smo odklenili celoten potencial ultrazvočnega spajkanja za povezave trde kovine in jekla.”

Prihodnost ultrazvočnega spajkanja

S svojo sposobnostjo izdelave močnih spojev brez pretoka Hielscher sonicatorji za spajkanje predstavljajo obetaven napredek za industrije, ki segajo od avtomobilske do vesoljske industrije.
Delo inštituta RIF kaže, da lahko inovacije in trajnost gredo z roko v roki in postavljajo nov standard za tehnologijo spajkanja.

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.