超声波金属焊接的原理是利用超声波频率(超过16KHz)的机械振动能量,以一种特殊的方式将相同或不同的金属连接起来。金属在超声焊接时,既不向工件输送电流,也不对工件施加高温热源,而是在静压作用下,线架振动能量转化为摩擦功、变形能和工件之间有限的温升。接头之间的冶金结合是不熔化母材而实现的固态焊接。有效地克服了电阻焊接产生的飞溅和氧化现象。超声波金属焊机可对铜、银、铝、镍等有色金属的薄丝或薄板材料进行单点焊接、多点焊接和短带焊接。可广泛应用于可控硅引线、熔断片、电气引线、锂电池极片、接片的焊接。
焊接介质对焊接性能的影响
焊接介质的选择对焊接性能也有较大的影响。这时,如果焊接参数选择不当,也会给焊机的维护造成麻烦。一般在焊接过程中,较软的介质应与焊头直接接触。例如,焊接镍板和铝板时,镍板应放置在铝板的上方,防止铝板焊接后粘在焊接头上。
由于铝较软,熔点较低,因此焊接所需的能量相应较少。在其他参数不变的情况下,焊接铜网和镍板所需能量至少高于焊接铝网所需能量,而焊接铝板所需能量至少是铝网所需能量的两倍以上。但是,由于要焊接的物体表面是否清洗等因素,即使是同一类型的焊接,每次的参数调整也不完全相同。
在超声波焊接中,纵波以高频形式传播,产生低振幅的机械振动。焊接机的电能转化为往复运动的机械能。为了了解振幅、频率和波长之间的关系,以及它们与发热的关系,我们需要了解超声波焊接机的主要部件。
超声波焊接机的主要部件有功率发生器、换能器、调幅器(有时称为喇叭)和焊接头。电源发生器将电压为120V/240V的50-60Hz电源转换为电压为1300V、运行频率为20-40Khz的电源。这种能量被提供给换能器,换能器利用圆盘状的压电陶瓷将电能转化为机械振动,即当高频电流通过压电陶瓷时,压电陶瓷会产生应变位移。