特种焊接技术超声波焊

1、 6.1 超声波焊概述一、基本原理一、基本原理 二、接头形成过程二、接头形成过程 二、接头形成过程二、接头形成过程 二、接头形成过程二、接头形成过程 超声波焊点区的涡流状塑性流动层超声波焊点区的涡流状塑性流动层 6.1.2 超声波焊的种类 1. 点焊点焊 2. 环焊环焊 3缝焊缝焊 4线焊线焊 6.1.3 超声波的特点及应用一、超声波焊的特点一、超声波焊的特点 二、超声波焊的应用范围二、超声波焊的应用范围 6.2 超声波焊的工艺设备6.2.1 超声波焊的工艺一、接头设计一、接头设计o 1边距e o 2点距s o 3行距r 二、焊件表面准备二、焊件表面准备三、上声极的选用三、上声极的选用 四、焊

2、接参数的选择四、焊接参数的选择 。 2. 振动频率振动频率 3振幅振幅 4. 静压力静压力 5. 焊接时间焊接时间 6.2.2 超声波焊设备o 一、超声波焊接设备的组成超声波焊接设备的组成 o 二、部分国产超声波点焊机的型号及技术参二、部分国产超声波点焊机的型号及技术参数数 一、超声波焊接设备的组成超声波焊接设备的组成 1超声波发生器超声波发生器 o 超声波发生器是用来将工频（50Hz）电流变换成1560kHz的振荡电流，并通过输出变压器与换能器相匹配。 o 超声波发生器必须与声学系统相匹配才能使系统处于最佳状态，获得高效率的输出功率。 2声学系统声学系统 o 声学系统由换能器、聚能器、耦合杆

3、和声极组成。 o 1）换能器 o 2）聚能器 o 3）耦合杆 o 4）声极 3. 加压机构加压机构 o 向焊接部位施加静压力的加压机构主要有液压、气压、电磁加压和自重加压等。o 大功率超声波焊机多采用液压方式，冲击力小；小功率超声波焊机多用电磁加压或自重加压方式，这种方式可以匹配较快的控制程序。 4. 程序控制器程序控制器 二、部分国产超声波点焊机的型号及技术二、部分国产超声波点焊机的型号及技术参数参数 6.3 典型材料的超声波焊o 超声波焊属于固相焊接，目前主要用于小型薄件的焊接，焊接质量可靠，经济性较好。超声波焊不仅可以焊接铝、铜、金等较软的金属材料，也可用于钢铁材料、钨、钛、钼等金属的焊

4、接，物理性质相差悬殊的异种金属，甚至金属与半导体、金属与陶瓷等非金属以及塑料等异种材料均可以采用超声波焊。 6.3 典型材料的超声波焊o 6.3.1 同种材料的超声波焊o 6.3.2 异种材料的超声波焊6.3.1 同种材料的超声波焊o 超声波焊接金属材料时，最常用的方法是点焊。 o 超声波焊接易于实现同种金属材料的可靠连接 。o 利用超声波焊接不同厚度的组合焊件时，超声振动应从比较薄的焊件一方导入，焊接参数也是根据薄焊件的厚度来确定。 6.3.1 同种材料的超声波焊o 一、同种金属材料的焊接同种金属材料的焊接 o 二、塑料的超声波焊二、塑料的超声波焊 一、同种金属材料的焊接同种金属材料的焊接o

5、 1铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接 o 2铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接 o 3钛及钛合金的焊接钛及钛合金的焊接 o 4高熔点材料的焊接高熔点材料的焊接 1铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接o 铝及铝合金是应用超声波焊最多，也是最能显示出这种焊接方法优越性的材料。 o 对于较低强度的铝合金，超声波点焊和电阻点焊或缝焊的接头强度大致相同。 o 超声波焊接铝及铝合金的表面准备要求比其他任何一种焊接方法都低。正常情况下，铝的表面一般进行脱脂处理。 2铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接o 铜及铜合金的焊接性好，焊前需要对表面进行清洗，去除油污，焊接参数和设备选择与铝合金相似。 3钛及钛合金的焊接钛及钛

6、合金的焊接o 钛及钛合金具有很好的焊接性，焊接参数选择范围比较宽。焊点经显微组织分析发现，有时产生的相变，也有未经相变的焊点组织，但均能获得满意的接头强度。 4高熔点材料的焊接高熔点材料的焊接 o 对于金属钼、钨等高熔点的材料，由于超声波焊可避免接头区的加热脆化现象，从而可获得高强度的焊点质量。 o 高硬度金属材料之间的超声波焊接、或焊接性较差的金属材料之间的焊接，可通过添加中间过渡层的方法实现超声波焊接。 o 对于多层金属结构，也可以采用超声波焊。 二、塑料的超声波焊二、塑料的超声波焊o 塑料焊接时，通常尽量将焊件的结合面置于谐振曲线的波节点上，以便在这里释放出最高的局部热量，以使材料受热熔

7、化达到焊接的目的。 o 塑料超声波焊机一般由超声波发生器、焊压台和焊具三大部分组成。 优点 o 1焊接效率高，焊接时间不超过1s。o 2焊前焊件表面可不处理，由于残存在塑料零件上的水、油、粉末、溶液等不会影响正常焊接，因而特别适用于各类物品的封装焊。 o 3焊接过程仅在焊合面上发生局部熔化，因而可避免污染工作环境，而且焊点美观，不产生混浊物，可获得全透明的焊接成品。 o 焊接结晶性塑料和软质塑料时，需要在离振头较近的近场区焊接。超声波焊主要用于焊接模塑件、薄膜、板材和线材等，在焊接时不需加热或添加任何溶剂和粘结剂。 o 塑料超声波焊的焊接面预加工有一些特殊要求，在焊接面上，常设计带有尖边的超声波导能筋 。o 焊接模塑件时，超声波导能筋的形式及其设计原则取决于被焊塑料的种类和模塑件的几何形状。 o 塑料超声波焊的焊缝质量主要与母材的焊接性、被焊焊件和焊缝的几何形状和公差范围、超声波振头、焊接参数以及振头压入深度的调整和稳定控制等因素有关。 6.3.2 异种材料的超声波焊o 对于不同性质的金属材料之间的超声波焊接，决定于两材料的硬度。o 材料的硬度越接近，硬度值越低，超声波焊接性就越好。o 硬度相差悬殊的两种材料焊接时，当其中一种材料的硬度较低、塑性较好时，也可以形成高质