超声波焊接的特点及应用优势

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：7.3.3.2特点及其应用1. 优点能实现同种金属、异种金属、金属与非金属以及塑料之间的焊接。

7.3.3.1　超声波焊的原理

超声波焊是两焊件在压力作用下，利用超声波的高频振荡使焊件接触表面产生强烈的摩擦作用，以清除表面氧化物并加热实现焊接的一种压焊方法。

超声波焊的原理是：焊件被夹持在上声极和下声极之间，在静压力及弹性振动能的共同作用下，将弹性机械振动能转变成焊件间的摩擦功、形变能和随之而产生的温升，从而使焊件在固态下实现焊接，如图7-17所示。

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图7-17　超声波焊接方法原理图

1—超声波发生器；2—换能器；3—聚能器；4—上声极；5—焊件；6—下声极；I—振荡电流及直流磁化电流；F—静压力；D—弹性振动方向；A—振幅的分布。

7.3.3.2　特点及其应用

1. 优　点

（1）能实现同种金属、异种金属、金属与非金属以及塑料之间的焊接。

（2）特别适用于金属薄箔片、细丝及微型器件的焊接，如焊接厚度只有0.002 mm厚的金箔及铝箔，以及半导体硅片与金属丝的精密焊接。

（3）可用于焊接厚薄相差悬殊以及多层箔片等特殊焊件，如热电偶丝焊接、电阻应变片引线及电子管的灯丝焊接等。

（4）焊接时对焊件不加热、不通电。因此，对高热导率和高电导率的材料如铝、铜、银等焊接很容易。

（5）与电阻点焊比较，耗用电功率小，焊件变形小，接头强度高且稳定性好。

（6）对焊件表面的清洁度要求不高，允许少量氧化膜及油污存在。因为超声波焊接具有对焊件表面氧化膜破碎和清理作用，甚至可以焊接涂有油漆或塑料薄膜的金属。

2. 缺　点

（1）大功率超声波点焊机制造困难且成本很高，因此目前仅限于焊接丝、箔、片等细薄件。

（2）接头形式目前只局限于搭接接头。

（3）焊点表面容易因高频机械振动而引起边缘的疲劳破坏，对焊接硬而脆的材料不利。

（4）目前尚缺乏对焊接质量进行无损检测的方法和设备。

7.3.3.3　焊接设备

超声波焊接的接头必须是搭接接头，按接头焊缝的形式分为：点焊、缝焊、环焊和线焊等。

超声波焊机按焊件的接头形式分为点焊机、缝焊机、环焊机和线焊机四种基本类型。

超声波焊机主要由超声波发生器、声学系统、加压机构和程控装置四部分组成，其中超声波发生器用来将工频（50 Hz）电流变换成15～60 kHz的振荡电流，并通过输出变压器与换能器相耦合。声学系统由换能器、聚能器、耦合杆和上声极组成，换能器是用来将起声波发生器的电磁振荡转换成相同频率的机械振动；聚能器起放大换能器输出的振幅，并耦合传输到工件的作用；耦合杆主要用来改变振动形式，一般是将聚能器的输出的纵向振动改变成弯曲振动；上声极用来向焊件输入超声波频率的弹性振动能量，下声极有时称砧座，用以支承工作和承受所加压力的反作用力。加压机构用于向焊接部位施加静压力，主要有液压、气压、电磁加压和弹簧杠杆加压等。程序控制器用控制焊接预压时间、静压力等参数，目前已普遍采用微机控制。

超声波焊接的特点及应用优势

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