超声波金属焊接机把高频电能通过超声波换能器转换成机械振动能,直接传导到超声波金属焊接机焊头上,作用于两个需要焊接的金属表面并产生高频摩擦,在加压的情况下,使两个金属表面相互主频摩擦造成生热凝聚而熔接。能对铜裸露线进行并线焊接,超声波焊接过程是一个机械过程,无电流通过工件,无熔化出现。其电性能和热性能是其他工艺所达不到的。因此对有色金属材料来说,无疑是一种理想的金属焊接系统。特别是铝、镍、铜、银等细、薄材料进行单点、多点、方形、条形、单层、多层、复合焊接起到理想效果。其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工,也在于超声焊接消耗低、寿命长、劳动强度低。
超声波金属焊接机经历的三个阶段:
(1)振动摩擦阶段:超声波金属焊接的**个过程主要是摩擦过程,其相对摩擦速度与摩擦焊相近,只是振幅仅仅为几十微米。这一过程的主要作用是排除焊件表面的油污、氧化物等杂质,使纯将的金属表面暴露出来。焊接时,由于上声极的超声波振动,使其与上焊件之间产生摩擦而造成暂时的连接,然后通过它们直接将超声波振动能传递到焊件间的接触表面上,在此产生剧烈的相对摩擦,由初期个别凸点之间的摩擦逐渐扩大到面摩擦,同时破坏、排挤和分散表面的氧化膜及其他附着物。
(2)温度升高阶段:在继续的超声波往复摩擦过程中,接触表面温度升高(焊区的温度约为金属熔点的35%~50%),变形抗力下降,在静压力和弹性机械振动引起的交变节应力的共同作用下,焊件间接触表面的塑性流动不断进行,使已被破碎的氧化膜继续分散甚至深入到被焊材料内部,促使纯金属表面的原子无限接近到原子能发生引力作用的范围内,出现原子扩散及相互结合,形成共同的晶粒或出现再结晶现象。
(3)固相接合阶段:随着摩擦过程的进行,微观接触面积越来越大,接触部分的塑性变形也不断增加,焊接区内甚至形成涡流状的塑性流动层,出现焊件间的机械咬合。焊接初期咬合点较少,咬合面积也较少,接合强度不高,很快被超声波振动所引起的切应力所破坏。随着焊接过程的进行,咬合点数和咬合面积逐渐增加,当焊件之间的结合力超过上声极与上焊件之间的结合力时,切向振动不能切断焊件之间的结合,形成牢固的接头。 |
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