WikiDer > Ультразвуковое уплотнение

Ultrasonic consolidation

Ультразвуковое уплотнение (UC) или же Ультразвуковое аддитивное производство (UAM) - низкая температура производство добавок или техника 3D-печати на металлах.[1]

Примеры частей UAM: Микро-теплообменник и разнородная металлическая часть из алюминия и меди.

Процесс работает путем чистки металл фольги вместе с ультразвуковыми колебаниями под давлением непрерывно, то есть классификация листового ламинирования в аддитивном производстве.[2] Плавление - это не механизм образования. Вместо этого металлы соединяются в твердом состоянии за счет разрушения поверхностных оксидных пленок между металлами, то есть механизмов ультразвуковой сварки металлов.[3] ЧПУ Фрезерование контура используется как синоним дополнительной стадии процесса, чтобы добавить внутренние элементы и добавить детали к металлической детали. UAM имеет возможность соединять несколько типов металлов вместе, т. Е. Соединение разнородных металлов без образования интерметаллических соединений или с минимальным их образованием.[4][5] и позволяет встраивать термочувствительные материалы при относительно низких температура[6][7]- обычно менее 50% температуры плавления металлической матрицы.[8]

Соединение нескольких металлов в одну деталь. Металлы - медь, латунь и алюминий.
Прокладка оптоволоконного кабеля, чувствительного к температуре.

История

Процесс ультразвукового уплотнения или ультразвукового аддитивного производства был изобретен и запатентован Dawn White.[9] В 1999 году Уайт основал Solidica Inc., чтобы продавать коммерческое оборудование UAM - набор машин для формования. Приблизительно в 2007 году Институт сварки Эдисона (EWI) и Solidica начали сотрудничество по перепроектированию сварочного оборудования, чтобы устранить ограничения качества соединения и расширить свариваемые металлы в процессе - так называемый сверхмощный UAM.[10] В 2011 году была создана Fabrisonic LLC для коммерциализации улучшенного процесса UAM - машинного пакета SonicLayer.[11]

Процесс

Как и в большинстве других процессов аддитивного производства, UC создает объекты непосредственно из CAD модель требуемого объекта. Затем файл "нарезается" на слои, что приводит к созданию .STL файл, который может использоваться машиной UC для создания необходимого объекта слой за слоем.

Схема, показывающая компоненты и процесс ультразвукового уплотнения.
Схема процесса ультразвуковой консолидации (UC) или ультразвукового аддитивного производства (UAM).

Общий производственный процесс:

  • Опорная плита размещается на машине наковальня и закреплен на месте.
  • Затем под сонотрод, который прикладывает давление через нормальную силу и ультразвуковые колебания, и прикреплен к пластине.
  • Затем этот процесс повторяется до тех пор, пока необходимая область не будет покрыта ультразвуком уплотненным материалом.
  • Затем используется фрезерный станок с ЧПУ для обрезки лишней фольги с детали и достижения требуемой геометрии.
  • Цикл наплавки и обрезки повторяется до тех пор, пока не будет достигнута заданная высота (обычно 3–6 мм).
  • На этой высоте используется меньшая чистовая фреза для создания требуемого допуска и чистота поверхности части.
  • Цикл нанесения, отделки и отделки продолжается до тех пор, пока готовый объект не будет изготовлен; и в этот момент она снимается наковальне и готовое изделие извлекают из опорной плиты.

Рекомендации

  1. ^ Современные материалы и процессы, Ультразвуковое уплотнение алюминиевой оснастки, Д. Белый, Vol. 161, 2003, с. 64–65.
  2. ^ Комитет ASTM F42 по технологиям аддитивного производства, «Стандартная терминология для технологий аддитивного производства», 2012 г.
  3. ^ Справочник по сварке AWS, Глава об ультразвуковой сварке металлов, К.Ф. Графф; Дж. Ф. Девайн; Дж. Келтос; N.Y. Zhou ;. W.L. Рот, 2000.
  4. ^ Журнал быстрого прототипирования, Использование ультразвукового уплотнения для изготовления многоматериальных конструкций, Г.Д. Джанаки Рам; К. Робинсон; Ю. Ян; БЫТЬ. Stucker, Vol. 13, № 4, 2007, с. 226–235
  5. ^ Докторская диссертация Университета Делавэра, ИЗУЧЕНИЕ ДИФФУЗИИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНСОЛИДИРОВАННОЙ АЛЮМИНИЕВОЙ И МЕДНОЙ ПЛЕНКИ С ПОМОЩЬЮ СКАНИРОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ, Дженнифер Мюллер Сиетинс, 2014 г.
  6. ^ Композитные конструкции, Ультразвуковое уплотнение для встраивания SMA-волокон в алюминиевые матрицы, C.Y. Конг; R.C. Парить; ВЕЧЕРА. Диккенс, т. 66, № 1–4, 2004 г., стр. 421–427
  7. ^ Журнал инженерных материалов и технологий, Характеристика процесса внедрения SiC-волокон в матрицу Al 6061 O посредством ультразвукового уплотнения, Д. Ли; R.C. Soar, Vol. 131, № 2, 2009 г., стр. 021016-1–021016-6
  8. ^ Журнал технологий обработки материалов, Температурные переходные процессы во время обработки материалов с помощью сверхмощного ультразвукового аддитивного производства, М.Р. Шрираман; Мэтт Гонсер; Хиромичи Т. Фуджи; С.С. Бабу; Мэтт Блосс, Vol. 211, 2011, с. 1650–1657.
  9. ^ http://www.freepatentsonline.com/6519500.html
  10. ^ Конференция SFF, «ПРОИЗВОДСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДОБАВКИ ОЧЕНЬ МОЩНОСТИ (VHP UAM) ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ», К.Ф. Графф; М. Шорт; М. Норфолк, 2010.
  11. ^ http://fabrisonic.com/