超聲波金屬焊接工藝

2021-12-24 17:47

超聲波金屬焊接是一種快捷、幹淨、有效的裝配工藝，用來焊接同種金屬或異種金屬的搭接焊方法。超聲波金屬焊接相比其他傳統工藝，如電阻焊、電燙合或螺絲緊固等，具有生產效率高、焊接質量好、環保又節能等顯著優點，目前，超聲波焊接己廣泛應用於電子、汽車、通信器材、家電、包裝、環保、醫療器械、等行業。

1超聲波金屬焊接工藝的特點

1.1 超聲波金屬焊接機可進行點焊、連續焊,焊接速度快
在應用範圍方麵,其有個不可替代的優點：①能進行不同種類金屬材料之間的焊接。即使物理性能相差懸殊,也能很好焊接。②可進行其他方法無法奏效的金屬箔片（可薄至0.006mm）、細絲、微小的器件及厚薄懸殊、多層金屬片的焊接。

1.2 超聲焊接焊點強度高
據報道,超聲焊縫的強度比接觸焊高15%~25%,且其穩定性好,具有高抗疲勞強度特征。美女搞基APP的焊接實驗也表明,經成功焊接的2個金屬片不會分離,強製分離的結果是與焊點交界處的未被焊接的材料被撕裂。與其他焊接相比,因其對焊接件產生的高溫是局部、短時的,焊接件總體溫度低,焊接過程無需水冷,被焊工件的變形很小,焊接完成後工件無須進行退火等處理。超聲波焊接自身包含著對焊接件表麵氧化層的破碎清理作用,焊麵清潔美觀,無需像其他焊接那樣進行焊後清理。

2超聲波金屬焊接工藝的原理和應用

2.1超聲波金屬焊接原理
超聲波焊接是利用超聲波頻率(超過20KHz)的機械振動能量，連接同種或異種金屬、半導體、塑料及金屬陶瓷等材料的特殊焊接方法。超聲波換能器把具有一定功率的超聲波信號轉換成相應的聲能，再經過聚能器對超聲波進行高度聚焦，使超聲波能量變得更加強大，聚焦後的強大超聲波施加到被焊接的金屬片的介麵，其物理效應在此發生強烈反應，進而瞬間激活金屬晶格中的粒子，使金屬片相合處的分子相互滲透而牢固地焊接在一起。由於超聲波焊接不存在熱傳導與電阻率問題，因此，對於不同厚度的有色金屬箔，片，帶材都能有效地進行理想的焊接，尤其是對最難焊接的鋁及其合金材料的焊接質量，更能突出其無可比擬的優越性能。

2.2超聲波金屬焊接的應用
目前超聲波金屬焊接主要有四個方麵的應用：點焊、滾焊、線束和封管，廣泛應用於：汽車、製冷、太陽能、電池、電子等各個領域。目前超聲波金屬焊接的具體應用主要有：①動力電池多層正、負極焊接；鎳氫電池鎳網與鎳片焊接；②鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片焊接；鋁箔與鋁片焊接；鋁片與鎳片焊接；⑨汽車線束；電線成型；電線互焊；多條電線互焊成線結；銅、鋁線轉換電線、電纜與各種電子元件、接點、連接器、端子焊接；④太陽能電池、平板太陽能吸熱板、鋁塑複合管滾焊，銅、鋁板拚接；⑤電磁開關、無熔絲開關等大電流接點、觸點、異種金屬片的焊接；⑥冰箱、空調等行業銅管封尾；真空器件銅、鋁管焊接等。

2.3影響超聲波金屬焊接質量的主要因素

(1)振幅：振幅對於需要焊接的材料來說是一個關鍵參數，不同的換能器輸出的振幅也不同，同一換能器也可以通過配置不同的變幅杆及焊頭來改變焊頭的工作振幅，以滿足對不同材料的焊接要求通常的換能器的輸出振幅為5-20µm，而工作振幅一般為10～30µm左右，工作振幅同換能器輸出振幅、變幅杆及焊頭的形狀，前後麵積比等因素有關。

(2)網紋：超聲波金屬焊接通常會在焊接位表麵，底座表麵設計網紋，網紋設計的目地在於防止金屬件的滑動，盡可能將能量傳遞到焊接位。網紋設計一般有方形、菱形、條形網紋，網紋的大小與深淺根據具體的焊接材料要求來確定。

(3)電源：金屬焊接裝置使用的超聲波電源和供塑料焊接裝置使用的超聲波電源沒有很大的區別。特殊性在於焊接金屬具有更高的要求，為了滿足金屬焊接的需要，必需使用智能化的超聲波電源一超聲波發生器。超聲波發生器具有頻率自動跟蹤係統。在焊接過程中負載變化及溫升發生變化會引起振動係統諧振頻率的改變，因此，要求超聲波發生器要跟蹤振動係統的頻率。使發生器和振動係統之間一直處於諧振狀態，頻率自動跟蹤係統能夠補償在焊接過程中出現的工作狀態改變，使係統重新處於諧振狀態並保證焊接參數的穩定，重點是振幅的穩定，這對於金屬焊接具有非常重要的意義。

(4)換能器：供金屬超聲波焊接裝置使用的換能器和供塑料超聲波焊接裝置使用的換能器沒有很大的區別，特殊性在於焊接金屬材料具有更高的質量要求，因為在焊接金屬材料時往往需要很大的瞬間功率，要求換能器有高的功率容量和低的阻抗，因此用於塑料超聲波焊接裝置的小功率換能器不能用於金屬的超聲波焊接。

作為一種特殊的有個性的連接手段，超聲波金屬焊接工藝必將會在蓬勃發展的電子工業中發揮越來越重要的作用。

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