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超声金属焊接过程对焊接质量的影响分析

2022-01-03 09:26
超声波金属焊接是由超声电源发出超声能,进而通过换能器转换为机械振动能,在和静压力的双重作用下,向焊件输入能量使金属材料发生连接。评定焊接效果的好坏,一般的评判标准是焊接件的连接拉力值,焊接表面效果及微观金属元素的结合情况等,而这些都与焊接过程的每一个步骤密不可分。

超声波金属焊接过程对焊接质量的影响分析


超声波金属焊接的加工时主要由三个阶段构成。第一个阶段是工具头下压到超声电源发波阶段,此时焊件材料叠加固定在焊接机的粘板上,在静压力和机械振动力双重作用下使能量传递到焊件中;第二个阶段是超声电源输出能量到电源关闭,这个阶段是焊接加工的主要环节。压力作用使焊件的上表面与上声极工具头的齿状面接触,下表面与底板的齿状面接触,上声极的横向振动带动各个接触面产生摩擦。从显微角度观察焊件材料,其除了母体本身的金属外,表面还依次附着着氧化膜层、吸附膜层以及水气膜层等。因此当产生摩擦时,附着在金属表面上的膜层会先去除掉,然后再有金属原子间的键合;第三个阶段是超声电源关闭,工具头继续保压一段时间后抬升工具头。在这个阶段最为关键的是工具头保压焊件,这个过程避免了拉扯发生而影响连接效果。
 

影响焊接效果的条件分析


焊接效果能否达到要求。首先是传递给焊接件的能量是否准确,如果给予焊件的能量超过需求值时会导致焊件焊穿焊烂,相反则会导致焊件连接不牢固。因此,焊接机在设计过程中,必须考虑在加工时设定好能量值的情况下,工作过程不会出现电源在没有负载时就发波输出能量,而真正输入焊件的能量值却很少。其次,焊件的焊接效果还与施加在焊件的静压力值有很大的关系。如果压力值太小,会导致工具头与焊件之间一直处于粘-滑的状态,大量的能量消耗在上声极,焊件及砧板之间的摩擦上,而真正传入焊件的能量小于需求值,最终导致焊接效果不好的现象。因此在加工焊件的时候,必须确定好焊件材料对于压力值的需求并提前设定好。最后,焊接上声极的工具头及下声极砧板的样式也直接影响着焊接效果。焊接上声极工具头的面积一般小于焊件及砧板的面积,这能确保超声电源输出的能量能够在相同的静压力下传入焊件中。