特種焊接技術(shù)超聲波焊

1、 6.1 超聲波焊概述一、基本原理一、基本原理 二、接頭形成過程二、接頭形成過程 二、接頭形成過程二、接頭形成過程 二、接頭形成過程二、接頭形成過程 超聲波焊點區(qū)的渦流狀塑性流動層超聲波焊點區(qū)的渦流狀塑性流動層 6.1.2 超聲波焊的種類 1. 點焊點焊 2. 環(huán)焊環(huán)焊 3縫焊縫焊 4線焊線焊 6.1.3 超聲波的特點及應(yīng)用一、超聲波焊的特點一、超聲波焊的特點 二、超聲波焊的應(yīng)用范圍二、超聲波焊的應(yīng)用范圍 6.2 超聲波焊的工藝設(shè)備6.2.1 超聲波焊的工藝一、接頭設(shè)計一、接頭設(shè)計o 1邊距e o 2點距s o 3行距r 二、焊件表面準(zhǔn)備二、焊件表面準(zhǔn)備三、上聲極的選用三、上聲極的選用 四、焊

2、接參數(shù)的選擇四、焊接參數(shù)的選擇 。 2. 振動頻率振動頻率 3振幅振幅 4. 靜壓力靜壓力 5. 焊接時間焊接時間 6.2.2 超聲波焊設(shè)備o 一、超聲波焊接設(shè)備的組成超聲波焊接設(shè)備的組成 o 二、部分國產(chǎn)超聲波點焊機的型號及技術(shù)參二、部分國產(chǎn)超聲波點焊機的型號及技術(shù)參數(shù)數(shù) 一、超聲波焊接設(shè)備的組成超聲波焊接設(shè)備的組成 1超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器 o 超聲波發(fā)生器是用來將工頻（50Hz）電流變換成1560kHz的振蕩電流，并通過輸出變壓器與換能器相匹配。 o 超聲波發(fā)生器必須與聲學(xué)系統(tǒng)相匹配才能使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，獲得高效率的輸出功率。 2聲學(xué)系統(tǒng)聲學(xué)系統(tǒng) o 聲學(xué)系統(tǒng)由換能器、聚能器、耦合桿

3、和聲極組成。 o 1）換能器 o 2）聚能器 o 3）耦合桿 o 4）聲極 3. 加壓機構(gòu)加壓機構(gòu) o 向焊接部位施加靜壓力的加壓機構(gòu)主要有液壓、氣壓、電磁加壓和自重加壓等。o 大功率超聲波焊機多采用液壓方式，沖擊力??；小功率超聲波焊機多用電磁加壓或自重加壓方式，這種方式可以匹配較快的控制程序。 4. 程序控制器程序控制器 二、部分國產(chǎn)超聲波點焊機的型號及技術(shù)二、部分國產(chǎn)超聲波點焊機的型號及技術(shù)參數(shù)參數(shù) 6.3 典型材料的超聲波焊o 超聲波焊屬于固相焊接，目前主要用于小型薄件的焊接，焊接質(zhì)量可靠，經(jīng)濟性較好。超聲波焊不僅可以焊接鋁、銅、金等較軟的金屬材料，也可用于鋼鐵材料、鎢、鈦、鉬等金屬的焊

4、接，物理性質(zhì)相差懸殊的異種金屬，甚至金屬與半導(dǎo)體、金屬與陶瓷等非金屬以及塑料等異種材料均可以采用超聲波焊。 6.3 典型材料的超聲波焊o 6.3.1 同種材料的超聲波焊o 6.3.2 異種材料的超聲波焊6.3.1 同種材料的超聲波焊o 超聲波焊接金屬材料時，最常用的方法是點焊。 o 超聲波焊接易于實現(xiàn)同種金屬材料的可靠連接 。o 利用超聲波焊接不同厚度的組合焊件時，超聲振動應(yīng)從比較薄的焊件一方導(dǎo)入，焊接參數(shù)也是根據(jù)薄焊件的厚度來確定。 6.3.1 同種材料的超聲波焊o 一、同種金屬材料的焊接同種金屬材料的焊接 o 二、塑料的超聲波焊二、塑料的超聲波焊 一、同種金屬材料的焊接同種金屬材料的焊接o

5、 1鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接 o 2銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接 o 3鈦及鈦合金的焊接鈦及鈦合金的焊接 o 4高熔點材料的焊接高熔點材料的焊接 1鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接o 鋁及鋁合金是應(yīng)用超聲波焊最多，也是最能顯示出這種焊接方法優(yōu)越性的材料。 o 對于較低強度的鋁合金，超聲波點焊和電阻點焊或縫焊的接頭強度大致相同。 o 超聲波焊接鋁及鋁合金的表面準(zhǔn)備要求比其他任何一種焊接方法都低。正常情況下，鋁的表面一般進(jìn)行脫脂處理。 2銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接o 銅及銅合金的焊接性好，焊前需要對表面進(jìn)行清洗，去除油污，焊接參數(shù)和設(shè)備選擇與鋁合金相似。 3鈦及鈦合金的焊接鈦及鈦

6、合金的焊接o 鈦及鈦合金具有很好的焊接性，焊接參數(shù)選擇范圍比較寬。焊點經(jīng)顯微組織分析發(fā)現(xiàn)，有時產(chǎn)生的相變，也有未經(jīng)相變的焊點組織，但均能獲得滿意的接頭強度。 4高熔點材料的焊接高熔點材料的焊接 o 對于金屬鉬、鎢等高熔點的材料，由于超聲波焊可避免接頭區(qū)的加熱脆化現(xiàn)象，從而可獲得高強度的焊點質(zhì)量。 o 高硬度金屬材料之間的超聲波焊接、或焊接性較差的金屬材料之間的焊接，可通過添加中間過渡層的方法實現(xiàn)超聲波焊接。 o 對于多層金屬結(jié)構(gòu)，也可以采用超聲波焊。 二、塑料的超聲波焊二、塑料的超聲波焊o 塑料焊接時，通常盡量將焊件的結(jié)合面置于諧振曲線的波節(jié)點上，以便在這里釋放出最高的局部熱量，以使材料受熱熔

7、化達(dá)到焊接的目的。 o 塑料超聲波焊機一般由超聲波發(fā)生器、焊壓臺和焊具三大部分組成。 優(yōu)點 o 1焊接效率高，焊接時間不超過1s。o 2焊前焊件表面可不處理，由于殘存在塑料零件上的水、油、粉末、溶液等不會影響正常焊接，因而特別適用于各類物品的封裝焊。 o 3焊接過程僅在焊合面上發(fā)生局部熔化，因而可避免污染工作環(huán)境，而且焊點美觀，不產(chǎn)生混濁物，可獲得全透明的焊接成品。 o 焊接結(jié)晶性塑料和軟質(zhì)塑料時，需要在離振頭較近的近場區(qū)焊接。超聲波焊主要用于焊接模塑件、薄膜、板材和線材等，在焊接時不需加熱或添加任何溶劑和粘結(jié)劑。 o 塑料超聲波焊的焊接面預(yù)加工有一些特殊要求，在焊接面上，常設(shè)計帶有尖邊的超聲波導(dǎo)能筋 。o 焊接模塑件時，超聲波導(dǎo)能筋的形式及其設(shè)計原則取決于被焊塑料的種類和模塑件的幾何形狀。 o 塑料超聲波焊的焊縫質(zhì)量主要與母材的焊接性、被焊焊件和焊縫的幾何形狀和公差范圍、超聲波振頭、焊接參數(shù)以及振頭壓入深度的調(diào)整和穩(wěn)定控制等因素有關(guān)。 6.3.2 異種材料的超聲波焊o 對于不同性質(zhì)的金屬材料之間的超聲波焊接，決定于兩材料的硬度。o 材料的硬度越接近，硬度值越低，超聲波焊接性就越好。o 硬度相差懸殊的兩種材料焊接時，當(dāng)其中一種材料的硬度較低、塑性較好時，也可以形成高質(zhì)