超聲波點焊是一種固態(tài)焊接技術,其熱影響區(qū)小,焊接強度高,能耗低、接頭導電性好,為科技界和產(chǎn)業(yè)界所關注。該技術的缺點是對工件的厚度及硬度比較敏感,當厚度和硬度增加時,焊接系統(tǒng)將變得不穩(wěn)定,需要更大的金屬表面抓緊力和焊接功率;在焊接異種金屬時,界面擴散形成的金屬間化合物造成焊接界面力學性能失控,影響產(chǎn)品的使用性能。
超聲波點焊機原理及特點
超聲波點焊機是通過高頻機械振動(20~50kHz)和恒定靜壓力使焊接工件的接觸面受到剪切力,并在界面產(chǎn)生高應變塑性變形和較高溫度,將機械能轉(zhuǎn)換成熱能和塑性耗散能,使焊接界面相互結(jié)合,達到材料永久性連接的目的。目前,超聲波點焊機主要分為兩類:第一類是塑料用超聲波點焊機,主要用于塑料制品的焊接,其振動方向垂直于板材表面;第二類是金屬用超聲波點焊機,其振動方向平行于板材表面。
金屬用超聲波點焊機從結(jié)構(gòu)上分為兩類:一是雙聲級焊接設備,采用耦合式振動,振幅采用電路補償,無需專門設置振幅參數(shù),換能器橫置,振動方向為橫向;二是單聲級焊機,上部為焊頭,下部是鐵砧,振幅可調(diào),振動方向為縱向。
超聲波焊接技術的迅猛發(fā)展得益于其獨特的焊接優(yōu)勢。
(1) 操作方便,能在傳統(tǒng)電弧焊不方便作業(yè)的位置發(fā)揮作用;
(2)對環(huán)境的要求低,占地面積小,無需專業(yè)粘結(jié)劑,焊接無火花與飛濺,對于構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會意義重大;
(3)屬于固態(tài)焊接,無熱熔焊接的熔融過程和疏松缺陷,焊接強度較高,用于異種金屬焊接具有明顯優(yōu)勢;
(4)成本低,對焊接表面無特殊要求,無需進行焊接前的清理工作,能焊接氧化或電鍍的金屬表面;
(5)焊接件的導電、導熱性好,接頭電阻系數(shù)極低甚至接近零;
(6)自動化控制程度高。
超聲波點焊機工業(yè)應用
超聲波點焊在工業(yè)上最早被用于塑料制品的焊接。隨著金屬用超聲波點焊機的出現(xiàn),工業(yè)界在利用其焊接電纜線時,發(fā)現(xiàn)其電阻系數(shù)基本無改變,金屬不產(chǎn)生高溫和熔化現(xiàn)象,焊接件也不需要進行預處理,使得超聲波點焊在電器元件領域取代了電阻點焊的地位,主要用于絲、線、箔等的焊接。