焊接鋁合金用于制作工業(yè)還存在一些難題:
1.氧化膜阻礙了高質(zhì)量焊接進行。在潮濕的空氣中鋁極易在表面生成一層致密的三氧化鋁薄膜以防止內(nèi)部金屬被腐蝕,而氧化膜不僅難去除還阻礙了內(nèi)部純凈金屬的擴散連接,并且氧化膜易吸收水分會形成夾渣、未熔合等多種缺陷致使焊接質(zhì)量下降。
2.焊接時容易形缺陷。熔融液態(tài)鋁會溶解大量的氫氣但固態(tài)不易溶解氣體,因而當(dāng)冷卻凝固時氫氣易形成氣孔等缺陷。此外鋁有較高的凝固收縮率和熱膨脹系數(shù)(在室溫25℃時為2.36×10-5mm℃-1),因而容易在焊接過程中產(chǎn)生較大的塑性變形內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致焊縫易形成裂紋等缺陷。
3.焊接時耗費能量更多。鋁導(dǎo)熱性能良好,其導(dǎo)熱系數(shù)為237Wm-1K-1,造成在焊接時需要為其提供更多的熱量。
4.高溫影響焊縫質(zhì)量。高溫不僅會影響鋁的強度還會使得鋁合金中一些低沸點元素蒸發(fā)改變,導(dǎo)致焊縫強度下降。
而超聲波焊接由于自身獨特的優(yōu)點不僅能破除鋁合金表面致密的氧化膜還能促進物質(zhì)的擴散,這種低溫、無液相產(chǎn)生的焊接避免了材料在熔化導(dǎo)致的許多問題,也避免了接頭組織在冷卻凝固過程中引發(fā)的裂紋、氣孔等缺陷,不會發(fā)生熔化再結(jié)晶過程中增強相偏析或形成脆性中間相的現(xiàn)象,解決了異種材料因熔點、浸潤性、界面能等差異大而難焊接等問題。
超聲波焊接金屬材料可用于多種行業(yè),在電氣、計算機領(lǐng)域中經(jīng)常將其用于精密的微電路或微電子元器件(例如半導(dǎo)體、晶體管、二極管、集成電路片與基片)的連接,因為超聲波焊接過程可集成到自動化生產(chǎn)中不僅不會引起組件的熱變形而且焊接效率高、質(zhì)量高。