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從超聲波焊接機的工藝參數分析焊接過(guò)程中出現的質(zhì)量問(wèn)題并提出解決辦法

2022-03-21 16:38
通過(guò)物體分子之間的摩擦，把超聲波所產(chǎn)生的振動(dòng)能量轉化為熱能，使物體件的焊接面融合在一起，這就是超聲波焊接機的原理。超聲波焊接機是利用超聲波的振動(dòng)頻率來(lái)進(jìn)行物體的焊接，通過(guò)超聲波進(jìn)行物體焊接的設備有很多種，其中包括了氣動(dòng)傳動(dòng)系統、換能器和超聲波發(fā)生器、控制電路以及焊頭。超聲波焊接機的工作過(guò)程：首先，超聲波發(fā)生器將高壓電流轉化為高頻電能，其次被轉化的高頻電能通過(guò)換能器轉化為同等頻率的機械振動(dòng)，然后機械振動(dòng)再通過(guò)變幅桿的作用得到放大并傳遞到焊頭，最后焊頭將收到的振動(dòng)能量傳遞到焊接物體間的接合面上。

１超聲波焊接機的主要參數以及特點(diǎn)


從每個(gè)超聲波焊接機的參數來(lái)說(shuō)，大部分超聲波焊接的頻率都是在15KHz－40KHz左右，而超聲波焊接機主要的參數有焊接時(shí)所產(chǎn)生的壓力、振幅、焊接時(shí)所產(chǎn)生的時(shí)間、焊接功率以及超聲波頻率等。

１超聲波焊接機的焊接功率以及超聲波頻率
利用超聲波進(jìn)行物體焊接的過(guò)程中，所產(chǎn)生的超聲波頻率并不會(huì )直接影響焊接物體的質(zhì)量，但是如果超聲波焊接時(shí)產(chǎn)生的頻率與超聲波焊接機變幅桿的所產(chǎn)生的基頻不協(xié)調的話(huà)，就會(huì )發(fā)出傷害人們耳朵的噪音，而其中所產(chǎn)生的較大的超聲波雜波不利于焊接工件的固定，甚至會(huì )使焊接工件飛出從而導致事故的發(fā)生。同時(shí)，對于超聲波焊接頻率的選擇要考慮到整個(gè)系統的諧振頻率，避免出現共振的現象。

２超聲波焊接的振幅
超聲波焊接機工藝參數的振幅是需要第一時(shí)間確定的，而超聲波焊接機所輸出的功率和焊接時(shí)所產(chǎn)生的振幅有著(zhù)直接的關(guān)系。針對于焊接材料的不同也要選擇不同的振幅，其振幅的大小不僅與焊接材料的硬度有關(guān)，還和材料的屈服強度有關(guān)；對于焊接物體材料的不同，對選擇振幅的大小通常都是在１５μｍ－６０μｍ以?xún)?。同時(shí)振幅的大小還和焊接設備的頻率、焊接形式等因素有關(guān)。

３超聲波焊接所產(chǎn)生的壓力以及所用的時(shí)間
利用超聲波進(jìn)行物體焊接的過(guò)程中，焊接時(shí)的壓力對焊接接頭的強度有著(zhù)直接的影響。只有焊接壓力足夠的時(shí)候，才能夠保證焊接工件熔融區的結合，從而提高焊接的牢固性。但是如果焊接壓力過(guò)大的話(huà)就會(huì )導致熔融層的工件材料嚴重擠出，從而使熔融層的厚度減小導致焊接的不牢固。焊接時(shí)所用的時(shí)間會(huì )直接決定焊接接口出所產(chǎn)熱量的多少，如果焊接時(shí)所用的時(shí)間不夠的話(huà)就會(huì )出現焊接材料熔融不到位、熔合不緊密的情況，從而導致焊接的不牢固；但是如果焊接時(shí)所用的時(shí)間過(guò)長(cháng)的話(huà)就會(huì )出現材料熔融過(guò)剩、焊接線(xiàn)以外的材料熔化的情況，從而導致焊接工作的失敗。因此，焊接時(shí)所用時(shí)間的多少會(huì )直接影響焊接接頭的牢固性。

4超聲波焊接焊線(xiàn)的選擇
超聲波焊接焊線(xiàn)的形式應該根據焊接材料特點(diǎn)的不同以及焊接接口的不同來(lái)進(jìn)行選擇。超聲波焊接焊線(xiàn)的結構形式有很多種，其中包括臺階式焊線(xiàn)、圍邊式焊線(xiàn)和三角形焊線(xiàn)等。依據所需焊線(xiàn)尺寸的不同來(lái)確定所需焊線(xiàn)的結構形式，例如，焊線(xiàn)的尺寸過(guò)長(cháng)的話(huà)就會(huì )出現焊線(xiàn)不能夠全部的熔融、焊接接口不牢固的情況，從而導致焊接接口的強度低以及焊接接口不美觀(guān)；同樣如果焊線(xiàn)的尺寸過(guò)短的話(huà)就會(huì )導致焊接接口處的熔融材料不夠，降低焊接的牢固性。因此，超聲波焊接焊線(xiàn)的結構形式以及尺寸大小都會(huì )影響超聲波焊接的質(zhì)量。

使用超聲波焊接機初期階段的過(guò)程中，其中對選擇超聲波焊接工藝參數的不合適，就出現了一系列的問(wèn)題并提出解決的方法，具體有以下幾個(gè)方面：

１焊接的熔融材料擠出量
利用超聲波進(jìn)行物體焊接的過(guò)程中，在焊接接口通過(guò)振動(dòng)能量所產(chǎn)生熱能的影響下，首先超聲波焊接焊線(xiàn)進(jìn)行熔融，其次焊接線(xiàn)在超聲波焊接壓力的作用下在焊接面的空隙中鋪展開(kāi)，然后在焊接面之間就會(huì )形成一種熔融塑料的層次，最后等熔融塑料完全冷卻凝固之后，使兩個(gè)物體工件的焊接面結合在一起。在完美的焊接工作中，超聲波焊接焊線(xiàn)的全部融化正好鋪展在整個(gè)焊接面的空隙之中，這樣得到的焊接牢固性有保證，同時(shí)焊接接口具有美觀(guān)性。但是當焊接振幅過(guò)大以及焊接所用時(shí)間過(guò)長(cháng)的情況下，通過(guò)振動(dòng)能量所產(chǎn)生的熱量就會(huì )超過(guò)熔融焊接線(xiàn)時(shí)所需的熱量，從而導致超聲波焊接焊線(xiàn)以外的工件材料融化，如果再加上焊接壓力較大的話(huà)就會(huì )使熔融層的工件材料嚴重擠出，從而導致焊接的不牢固。

２焊接的預壓力
在焊接的過(guò)程中，在兩個(gè)焊接工件的焊接面上要有一個(gè)預壓力從而能夠提高焊接的牢固性。焊接壓力是通過(guò)振動(dòng)能量而產(chǎn)生兩個(gè)物體之間的摩擦，但是焊接所產(chǎn)生的壓力大小對所產(chǎn)生的摩擦力大小有直接的影響，從而會(huì )對產(chǎn)生熱量的速度有一定的影響。兩個(gè)工件之間的焊接是通過(guò)焊接所產(chǎn)生的壓力來(lái)進(jìn)行對焊接線(xiàn)的熔融，使其在焊接面的空隙中鋪展開(kāi)，并且要保持這個(gè)焊接所產(chǎn)生的壓力在熔融材料冷卻凝固之前，才能夠形成美觀(guān)的焊接接口。

３焊接的質(zhì)量
焊接的牢固性的強度是判斷焊接質(zhì)量的標準。焊接線(xiàn)材料熔融量的過(guò)多與過(guò)少、鋪展在焊接面熔融材料的過(guò)多與過(guò)少以及在熔融材料冷卻凝固之前焊接預壓力的過(guò)大過(guò)小都會(huì )影響焊接的牢固性，從而降低了焊接的質(zhì)量。要提高焊接牢固性的強度，就需要合理的把握焊接線(xiàn)材料的熔融量多少、鋪展在焊接面的熔融材料多少以及在熔融材料冷卻凝固之前焊接預壓力的大小，從而保證焊接的質(zhì)量，使焊接接口更加的美觀(guān)。

隨著(zhù)我國經(jīng)濟水平的不斷提高，超聲波焊接機已經(jīng)逐漸的普遍性，本文通過(guò)對超聲波物體焊接的原理與工藝參數進(jìn)行闡述，并且對超聲波焊接機過(guò)程中所出現的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出解決這些問(wèn)題的方法，從而提高焊接牢固性的強度，提升焊接的質(zhì)量。