Прочность соединений пластин меди, полученных точечной ультразвуковой сваркой инструментом с разной высотой зубцов

Ультразвуковая сварка (УЗС) металлов позволяет получать твердофазные соединения между тонкими заготовками и относится к энергоэффективным экологически чистым технологиям. Широкое использование этой технологии сдерживает невысокая прочность получаемых соединений и нестабильность их свойств. Одним из способов повышения прочностных характеристик является разработка сварочного инструмента, обеспечивающего стабильную передачу энергии ультразвуковых колебаний в зону соединения. Для этого на поверхность сварочного наконечника и наковальни наносят рельеф с зубцами или пирамидками разной формы и высоты. В работе представлены данные об усилиях и работе разрушения нахлесточных соединений, полученных точечной ультразвуковой сваркой пластин меди инструментом с высотой зубцов 0,1 и 0,4 мм. УЗС проводили с частотой 20 кГц и амплитудой колебаний 18–20 мкм, длительность сварки составляла 2 и 3 с, величина сжимающей нагрузки 2,5 кН. В работе рассмотрены особенности разрушения полученных соединений и распределения нормальных деформаций в сварной точке, рассчитаны коэффициенты интенсивности напряжений в ее окрестностях. Показано, что после УЗС в течение 3 с показатели прочности соединений, полученных разным инструментом, достигают наибольших значений, они близки по величине, однако разброс экспериментальных данных вдвое меньше после сварки инструментом с мелкими зубцами. Соединения, полученные таким инструментом, разрушаются по поверхности соединения, а после сварки инструментом с крупными зубцами – с отрывом сварной точки, что объясняется увеличением коэффициента интенсивности напряжений в вершине концентратора, окружающего сварную точку.