超聲波金屬焊接機(jī)的由來

超聲波金屬焊接機(jī)由來

超聲波金屬焊接機(jī)英文注釋：Ultrasonic metal welding machine，超聲波金屬焊接是19世紀(jì)30年代偶然發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)在作電流點(diǎn)焊電極加超聲振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)不通電流也能焊接上，因而發(fā)展了超聲金屬冷焊技術(shù)。超聲波焊接雖然發(fā)現(xiàn)較早，但是到目前為止，其作用機(jī)理還不是很清楚。它類似于摩擦焊，但有區(qū)別，超聲焊接時(shí)間很短，溫度低于再結(jié)晶；它與壓力焊也不相同，因?yàn)樗拥撵o壓力比壓力焊小的多。一般認(rèn)為在超聲波焊接過程中的初始階段，切向振動(dòng)除去金屬表面的氧化物，并使粗糙表面的突出部分產(chǎn)生反復(fù)的微焊和破壞的過程而使接觸面積增大，同時(shí)使焊區(qū)溫度升高，在焊件交界面產(chǎn)生塑性變形。這樣在接觸壓力的作用下，相互接近到原子引力能夠發(fā)生作用的距離時(shí)，即形成焊點(diǎn)。焊接時(shí)間過長，或超聲波振幅過大會(huì)使焊接強(qiáng)度下降，甚至破壞。

超聲波金屬焊接機(jī)原理

超聲波金屬焊接是利用額每秒鐘數(shù)萬次的高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)需焊接的金屬工件表面，再施以一定的壓力，使金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，達(dá)到焊接的目的。

超聲波金屬焊接機(jī)技術(shù)要求

超聲波金屬焊接機(jī)和超聲波塑料焊接機(jī)到底有哪些不同呢？

1. 首先，工作方式不一樣。通常，超聲波塑料焊接中焊頭振動(dòng)方向垂直于焊位，超聲波金屬焊接中焊頭振動(dòng)方向平行于焊位。有些特殊情況下，塑料焊也可采用平行方向，如較薄的塑料件。

2. 其次，由于超聲波應(yīng)用于焊接金屬，對(duì)超聲波焊接技術(shù)提出了更高的要求；相對(duì)于普通的塑料焊接，對(duì)功率容量、功率密度、穩(wěn)定性及自動(dòng)化控制等各個(gè)方面的要求，不是同一個(gè)級(jí)別。現(xiàn)國內(nèi)超聲波塑料焊接用發(fā)生器基本都采用自激式電路，典型代表為：8400、8700全橋電路及臺(tái)灣機(jī)器常用的半橋電路，顯著特點(diǎn)為有個(gè)調(diào)諧電感。如果將現(xiàn)有的用于塑料焊接的成熟技術(shù)直接轉(zhuǎn)嫁到金屬焊上，其技術(shù)上的先天不足，將導(dǎo)致產(chǎn)品的不穩(wěn)定使用；其唯一的優(yōu)勢就是價(jià)格便宜，但對(duì)于金屬焊本身的高要求，這點(diǎn)優(yōu)勢是很蒼白的。

1． 高功率容量、穩(wěn)定的超聲波發(fā)生器： 穩(wěn)定的超聲波發(fā)生器首先要求為：頻率自動(dòng)跟蹤。頻率自動(dòng)跟蹤能保證換能器系統(tǒng)能工作在諧振狀態(tài)，即焊頭振幅的最大化。采用頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)，更換模具及工作時(shí)無須調(diào)頻，才是用于金屬焊的基本要求。有可調(diào)電感手動(dòng)調(diào)頻率的設(shè)備，基本都滿足不了要求。

穩(wěn)定的超聲波發(fā)生器還要要求：恒振幅功能及振幅的無級(jí)可調(diào)。恒振幅功能，它能保證焊接的一致性，為穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵；振幅的無級(jí)可調(diào)是保障設(shè)備用途的基本，例如在同一設(shè)備上通過參數(shù)調(diào)整既能焊銅，也能焊鋁材料。    

高功率容量：金屬焊相對(duì)于塑料焊，要求高的能量密度，必然有相對(duì)高的功率容量，如20kHz的機(jī)器，基本上要求3000W以上的功率容量。很多公司對(duì)于功率容量經(jīng)常出現(xiàn)虛假標(biāo)稱，那我們只需和他們所做的塑料焊機(jī)比較一下即可，因?yàn)樗芰虾笝C(jī)標(biāo)稱太高是無人信的。

2. 高品質(zhì)焊頭：金屬焊作為工業(yè)用途，必然要求高壽命的焊頭。    

3.高品質(zhì)換能器：如20kHz的換能器，必須能長期承受3kw以上負(fù)載。很多公司的換能器，用普通塑料焊的換能器，外觀上很難分辨，這是不負(fù)責(zé)任的做法。    

4.優(yōu)質(zhì)控制系統(tǒng)：具有焊接能量、時(shí)間、高度三種基本控制模式，多種質(zhì)控軟件滿足不同需求。

超聲波金屬焊接機(jī)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)：

特點(diǎn)：

(1)、兩被焊接物體重疊,經(jīng)超聲振動(dòng)加壓接合成固態(tài)形式,接合時(shí)間短,且接合部分不產(chǎn)生鑄造組織（粗糙面）缺陷。

(2)、超聲焊與電阻焊方法比較，模具壽命長，模具整修與替換時(shí)間少，而且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

(3)、同種金屬不同種金屬之間均可以進(jìn)行超聲焊接，與電氣焊相比耗費(fèi)能量少得多。

(4)、超聲焊與其他壓焊相比，要求壓力較小，且變型量在10%以下，而冷壓焊其工件變形量達(dá)40%-90%。

(5)、超聲焊接不像其他焊接那樣要求進(jìn)行被焊表面的預(yù)處理及焊后的后處理。

(6)、處理超聲焊接無需助焊劑、金屬填料、外部加熱等外部因素。

(7)、超聲焊接可以使材料的溫度效應(yīng)降到最低（焊區(qū)的溫度不超過被焊金屬絕對(duì)熔化溫度的50%）,從而不使金屬結(jié)構(gòu)變化，因此很適合電子領(lǐng)域中的焊接應(yīng)用。

優(yōu)點(diǎn)：

熔合強(qiáng)度高；

接近冷態(tài)加工、工件不退火、無氧化痕跡；

焊接后導(dǎo)電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零；

對(duì)焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接；

焊接時(shí)間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

焊接無火花，環(huán)保安全。

缺點(diǎn)：是所焊接金屬件不能太厚，焊點(diǎn)不能太大，需要加壓。

超聲波金屬焊接機(jī)應(yīng)用：

適用于銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉬、不銹鋼等有色金屬材料薄板、細(xì)棒、絲、片、帶等材料實(shí)施瞬間焊接，總厚度可達(dá)2-4mm。

超聲波金屬焊接的應(yīng)用舉例：

鎳氫電池鎳網(wǎng)與鎳片互熔。 鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。 電線互熔，偏結(jié)成一條與多條互熔，線束焊接。 電線與各種電子元件、接點(diǎn)、連接器互熔。 各種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的互熔。 電子元器件引線、繼電器、電磁開關(guān)、無熔絲開關(guān)等大電流接點(diǎn)，異種金屬片的互熔。 金屬管的封尾、切斷可水、氣密。