Ультразвуковой обработкой называют такие технологические операции, которые осуществляются при обязательном присутствии упругих механических колебаний ультразвуковой частоты.
Ультразвуковой диапазон спектра гармонических колебаний упругой среды включает частоты от ~ 16 (звуковой порог) до 107 кГц. Из этого диапазона для сварки и других технологических целей в настоящее время в промышленности используют колебания частотой от 15 до 170 кГц. Скорость распространения продольных гармонических колебаний в твердых телах выражается формулой где Е – модуль упругости, дин/см 2; р – плотность, г/см 3.
Для получения неразъемного соединения свариваемые заготовки предварительно сжимают внешним усилием и при помощи специального инструмента к месту сварки подводят ультразвуковые механические колебания. Под воздействием энергии ультразвуковой волны в тонких слоях контактирующих поверхностей создаются сдвиговые деформации, разрушающие поверхностные пленки. В зоне сварки материал нагревается и размягчается. Приложенным внешним усилием создается местная пластическая деформация, частицы свариваемых заготовок сближаются на расстояние действия межатомных сил и между ними возникает прочная связь.
Источником ультразвуковых колебаний является магнитострикционный преобразователь. Сердечник преобразователя выполняют в виде пакета из тонких пластин ферромагнитных материалов, обладающих магнитострикционными свойствами. Магнитострикция – изменение размеров ферромагнитных материалов под действием переменного магнитного поля.
На обмотку преобразователя подают электрический ток от высокочастотного генератора. Под действием переменного электромагнитного поля размеры сердечника периодически изменяются.
