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超聲波在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用

2021-08-03 16:53
隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，超聲波在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，相繼出現(xiàn)了多種超聲波與焊接相結(jié)合的方式，在一定程度上提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了焊接的適應(yīng)性。

超聲波是頻率大于20kHz的聲波。由于超聲波波長(zhǎng)短，因而具有指向性強(qiáng)和能量密度高的特點(diǎn)，同時(shí)，超聲波作為一種機(jī)械振動(dòng)，也是能量傳遞的載體。當(dāng)超聲波的強(qiáng)度超過一定值時(shí)，就可以通過其對(duì)物質(zhì)的作用來影響或改變物質(zhì)的一些物理、化學(xué)方面的狀態(tài)、性質(zhì)或結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一些特殊的超聲波效應(yīng)，例如空化作用、聲流作用、熱作用和機(jī)械作用。這些效應(yīng)使超聲波在工業(yè)生產(chǎn)及研究領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，例如，在金屬熔體處理中，超聲波表現(xiàn)出細(xì)化晶粒、均勻組織的作用。近年來，許多學(xué)者開展了超聲波在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用研究。
 

超聲波焊接


超聲波焊接技術(shù)具有高速、高效和高自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域的各種塑料制品、塑料結(jié)構(gòu)件、精密金屬、集成電路、金屬電纜等的焊接。根據(jù)DIN857標(biāo)準(zhǔn)，超聲波焊接是一種利用高頻小幅機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)力的壓力焊工藝。它使兩個(gè)工件在熔點(diǎn)溫度之下被焊接在一起，屬于固相連接方法。
 
在焊接過程中，換能器把電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)的機(jī)械能，然后經(jīng)變幅桿放大以后沿平行于接觸面的方向傳遞給焊件。在壓力和超聲振動(dòng)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)快速連接。在實(shí)際生產(chǎn)中，超聲波焊接分為超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接。
 
超聲波金屬焊接
超聲波金屬焊接是一種固相焊接的特種加工技術(shù)。近年來，超聲波金屬焊接技術(shù)作為一種新型的、特殊的焊接技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)的焊接形式有點(diǎn)焊、縫焊、環(huán)焊等，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，顯示出了其區(qū)別于常規(guī)焊接所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
 
超聲波塑料焊接
超聲波塑料焊接是借助超聲波使塑料件接觸面的 分子快速融合在一起的加熱連接方法，具有焊接時(shí)間 短、表面無損壞、非焊接區(qū)域不發(fā)熱等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用 在熱塑性材料的連接中。
 
超聲波輔助焊接
超聲波在金屬熔體處理領(lǐng)域的應(yīng)用顯示，超聲具有細(xì)化晶粒和改善組織的作用。在焊接過程中，焊接接頭熔化形成液態(tài)金屬，將超聲波直接施加到工件上，可以改變接頭凝固過程，有效地提高焊接質(zhì)量。目前，超聲波輔助焊接研究主要集中于釬焊和電弧焊過程。
 
超聲波復(fù)合焊接
在電弧焊焊接過程中，電弧不僅僅是一個(gè)熱源，同時(shí)也是一個(gè)力源，在焊縫形成過程中起到關(guān)鍵作用。超聲波應(yīng)用及研究顯示，超聲波具有能量和力的顯著特點(diǎn)。因此，一些焊接工作者提出了將超聲波與焊接電弧復(fù)合的設(shè)想，通過改變電弧特征來改善焊接過程，取得了一些成果。
 
隨著超聲波在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，出現(xiàn)了多種新型的焊接方法，對(duì)于提高焊接質(zhì)量、彌補(bǔ)常規(guī)焊接方法的不足有重要作用，這極大地推動(dòng)了焊接技術(shù)在材料加工中的發(fā)展，具有廣泛的應(yīng)用前景。