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銅鋁超聲波焊接

2021-08-16 17:36
以往的焊接方法,對(duì)銅—鋁不同材質(zhì)進(jìn)行焊接有一定的難度,如果使用超聲波焊接法,即可得到滿意的焊接效率,又能得到良好的焊接區(qū),從而提高零件生產(chǎn)的實(shí)用性。對(duì)銅—鋁不同材質(zhì)的焊接頭,若使用以前的熱能熔焊法進(jìn)行焊接,則因鋁材堅(jiān)固的氧化層、兩金屬熔點(diǎn)不同、兩金屬高的導(dǎo)熱系數(shù)以及兩金屬熔合而形成的脆弱等原因,生成了在機(jī)械和電氣方面均不穩(wěn)定的金屬間化合物,從而影響了焊接接頭的可靠性。對(duì)于半導(dǎo)體散熱器等可靠性要求高的接縫,以往是將其它金屬電鍍到鋁制散熱器上之后用釬焊進(jìn)行接合。使用這種方法需多道工序,且成本高,又存在環(huán)境問(wèn)題。對(duì)銅—鋁不同材質(zhì)零件的接合,若使用超聲波能量,就不會(huì)產(chǎn)生脆弱的金屬間化合物,在機(jī)械和電氣方面都可得到高質(zhì)量的焊接區(qū),且不需中間工序。
 
金屬用超聲波焊接機(jī)是1960年開(kāi)發(fā)的,此后,技術(shù)快速的發(fā)展使之成為實(shí)用的焊接機(jī)。用半導(dǎo)體控制電源傳輸信號(hào)的高頻電能,經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)是通過(guò)增強(qiáng)器和超聲波工具放大后被傳遞到加工部位的?；绢l率按其用途有20000Hz和40000Hz兩種,頻率的選擇是根據(jù)所需的輸出、振動(dòng)的振幅以及喇叭形尺寸決定的。超聲波焊接的參數(shù)包括振動(dòng)的振幅,施加的壓力以及加工時(shí)間。加工時(shí)間必須由高精度的電子控制,但是近幾年引進(jìn)的能量監(jiān)視統(tǒng),可對(duì)必要的輸出和加工時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制。
 
超聲波焊接原理

在加壓力的狀態(tài)下,按所定時(shí)間對(duì)焊接部位施予振動(dòng)。這樣接合面的氧化膜以及污物首先被擦凈,其結(jié)果使?jié)崈舻哪覆拿婷苜N,原子滲透其表面發(fā)生擴(kuò)散而完成金屬間的結(jié)合。整個(gè)焊接過(guò)程的時(shí)間大約為250mm/s。接合面的摩擦熱使金屬溫度升高至母材熔點(diǎn)的1/3,但熔點(diǎn)及熱傳導(dǎo)并不是超聲波焊接過(guò)程的因素。這一點(diǎn)在銅—鋁不同材料的焊接時(shí)是極為重要的,它不會(huì)在接合面產(chǎn)生金屬間化合物及脆弱的合金。近幾年來(lái),銅—鋁不同材質(zhì)焊接的超聲波焊接法的應(yīng)用已得到了發(fā)展。