近年来,超声波金属焊接技术作为一种新型的、特殊的焊接技术,在工业生产中的应用越来越广泛,显示出了其区别于常规焊接所具有的独特的优势。
超声波金属焊接机工作原理
超声波金属焊接(UltrasonicMetalWelding)是利用超声频率(16~80KHZ)的机械振动能量和静压力的共同作用下,连接同种或异种金属、半导体及金属-陶瓷等的特殊焊接方法。金属材料超声焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件引入高温热源,只是在静压力作用下将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及随后有限的升温,使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。接头间的结合是在母材不发生熔化的情况下实现的,不会产生烟雾,也没有气味。超声波焊接广泛应用于汽车和手机制造业、太阳能热水器导热管焊接、电子电器、航空航天及核能工业等。
超声波金属焊接机通常由超声波发生器、声学系统、加压机构和程控装置等部分组成。超声波焊接是通过超声波发生器将电流转换为电能。换能器将被转换的高频电能转化为界面的机械振动,随后通过一套可以改变振幅的变幅杆装置将机械振动传递到焊头。焊头再将接收到的超声振动能量传递到待焊接工件,使上下工件产生相对位移。(一方面,可以清除接触界面的氧化膜;另一方面,超声能量逐渐向工件传递,工件随之由“点接触”转变为“线接触”,使工件间的有效结合区域逐渐变大。)在高频超声振动和静压力的综合作用下,工件的机械振动能被转化为界面的塑性流、摩擦功和热能,界面原子被激活并发生互扩散,从而实现工件的固态连接。
在现代社会中,超声波金属焊接在手机制造业、汽车制造业、电工电子技术、电器及仪表制造业、航空、宇航工业、食品包装盒、高级零件的密封技术方面都有很广泛的应用,再加上它的一些独特的优点,特别是节能无污染,对于我国现代化建设和资源节约型、环境友好型社会建设,超声波金属焊接都将发挥很大的促进作用。