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超声波在焊接领域的应用

2021-08-03 16:53
随着现代工业生产技术的发展,超声波在材料加工领域的应用越来越广泛,相继出现了多种超声波与焊接相结合的方式,在一定程度上提高了焊接质量和生产效率,增强了焊接的适应性。

超声波是频率大于20kHz的声波。由于超声波波长短,因而具有指向性强和能量密度高的特点,同时,超声波作为一种机械振动,也是能量传递的载体。当超声波的强度超过一定值时,就可以通过其对物质的作用来影响或改变物质的一些物理、化学方面的状态、性质或结构,产生一些特殊的超声波效应,例如空化作用、声流作用、热作用和机械作用。这些效应使超声波在工业生产及研究领域中得到广泛应用,例如,在金属熔体处理中,超声波表现出细化晶粒、均匀组织的作用。近年来,许多学者开展了超声波在焊接领域的应用研究。

 

超声波焊接


超声波焊接技术具有高速、高效和高自动化等优点,广泛应用于多种领域的各种塑料制品、塑料结构件、精密金属、集成电路、金属电缆等的焊接。根据DIN857标准,超声波焊接是一种利用高频小幅机械振动产生一个静态力的压力焊工艺。它使两个工件在熔点温度之下被焊接在一起,属于固相连接方法。
 
在焊接过程中,换能器把电能转换成超声振动的机械能,然后经变幅杆放大以后沿平行于接触面的方向传递给焊件。在压力和超声振动的共同作用下,实现快速连接。在实际生产中,超声波焊接分为超声波金属焊接和超声波塑料焊接。

 
超声波金属焊接
超声波金属焊接是一种固相焊接的特种加工技术。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,可以实现的焊接形式有点焊、缝焊、环焊等,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优势。
 
超声波塑料焊接

超声波塑料焊接是借助超声波使塑料件接触面的 分子快速融合在一起的加热连接方法,具有焊接时间 短、表面无损坏、非焊接区域不发热等优点,广泛应用 在热塑性材料的连接中。
 
超声波辅助焊接
超声波在金属熔体处理领域的应用显示,超声具有细化晶粒和改善组织的作用。在焊接过程中,焊接接头熔化形成液态金属,将超声波直接施加到工件上,可以改变接头凝固过程,有效地提高焊接质量。目前,超声波辅助焊接研究主要集中于钎焊和电弧焊过程。
 
超声波复合焊接
在电弧焊焊接过程中,电弧不仅仅是一个热源,同时也是一个力源,在焊缝形成过程中起到关键作用。超声波应用及研究显示,超声波具有能量和力的显著特点。因此,一些焊接工作者提出了将超声波与焊接电弧复合的设想,通过改变电弧特征来改善焊接过程,取得了一些成果。
 
随着超声波在焊接领域的应用越来越广泛,出现了多种新型的焊接方法,对于提高焊接质量、弥补常规焊接方法的不足有重要作用,这极大地推动了焊接技术在材料加工中的发展,具有广泛的应用前景。