超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機械振動(dòng)能量,連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法.金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí),既不向工件輸送電流,也不向工件施以高溫熱源,只是在靜壓力之下,將機械能轉變?yōu)閮饶?、形變能及有限的溫升.兩母材達到再結晶溫度下發(fā)生的固相焊接.因此它有效地克服了電阻焊接時(shí)所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現象.超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短條狀焊接.可廣泛應用于可控硅引線(xiàn)、熔斷器片、電器引線(xiàn)、鋰電池極片、極耳的焊接。
常見(jiàn)的金屬超聲波焊接可分為點(diǎn)焊、環(huán)焊、縫焊及線(xiàn)焊
1、環(huán)焊
用環(huán)焊方法可以一次形成封閉形焊縫,采用的是扭轉振動(dòng)系統。焊接時(shí)焊盤(pán)扭轉,振動(dòng)的振幅相對于聲極軸線(xiàn)呈對稱(chēng)線(xiàn)性分布,軸心區振幅為零,焊盤(pán)邊緣振幅最大。顯然環(huán)焊最適用于微電子器件的封裝工藝。有時(shí)環(huán)焊也用于對氣密要求特別高的直線(xiàn)焊縫場(chǎng)合,這時(shí)候可以采用部分重疊環(huán)焊方法,形同縫焊以獲得連續地直線(xiàn)焊縫。由于環(huán)焊的面積較大,需要較大的功率輸入,因此常常采用多換能器驅動(dòng)方式。
2、點(diǎn)焊
點(diǎn)焊機的振動(dòng)系統可根據上聲極振動(dòng)狀況分為縱向振動(dòng)(輕型結構)系統、彎曲振動(dòng)(重型結構)系統以及介于二者的輕型彎曲振動(dòng)系統等幾種。輕型結構用于功率小于500W的小型點(diǎn)焊機。重型結構適用于千瓦級大功率焊機。輕型彎曲振動(dòng)系統則適用于中小功率焊機,它兼不兩振動(dòng)系統的諸多優(yōu)點(diǎn)。
3、線(xiàn)焊
線(xiàn)焊可以看成是點(diǎn)焊方法的一種延伸?,F在已經(jīng)可以通過(guò)線(xiàn)狀上聲極上次獲得150mm長(cháng)的線(xiàn)狀焊縫。這種方法最適用于箔片的線(xiàn)狀封口。
4、縫焊
縫焊機的振動(dòng)系統按其焊盤(pán)的振動(dòng)狀態(tài)可分為; a)縱向振動(dòng)系統; b)彎曲振動(dòng)系統; c)扭轉振動(dòng)系統等幾類(lèi)。 其中a)及b)兩種較為常用。其焊盤(pán)的振動(dòng)方向與焊接方向垂直。而c)的振動(dòng)方向則與焊接方向平行。 縫焊可以獲得密封的連續焊縫。通常工件被夾持在上、下焊盤(pán)之間。在特殊情況下可采用平板式下聲極。
其他類(lèi)型的超聲波金屬焊接形式
1、雙超聲波振動(dòng)系統的點(diǎn)焊
上下兩個(gè)振動(dòng)系統的頻率分別為27kHz和20kHz(或15kHz),上下振動(dòng)系統的振動(dòng)方向相互垂直,焊接時(shí)二者作直交振動(dòng)。當上下振動(dòng)系統的電源各為3kW時(shí),可焊鋁件的厚度達10mm,焊點(diǎn)強度達到材料本身的強度。雙超聲波振動(dòng)系統多用于集成電路和晶體管細導線(xiàn)的焊接,雖然焊接方法與點(diǎn)焊基本相同,但焊接設備復雜,要求設備的控制精度高,以便實(shí)現焊點(diǎn)的高質(zhì)量和高可靠性焊接。
2、超聲波對焊
超聲波對焊主要用于金屬的對接,是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新方法。焊接設備由上、下振動(dòng)系統、提供接觸壓力的液壓源和焊件夾持裝置等部分組成。左邊焊件的一端由夾具固定,另一端夾在上、下振動(dòng)系統之間作超聲振動(dòng);右焊件端面與左端面對接,并由夾具夾緊,接觸壓力加在右側焊件上。焊接時(shí),在超聲振動(dòng)的作用下即可把兩個(gè)焊件在端面焊接在一起。應注意,焊接裝置的上、下振動(dòng)系統的振動(dòng)相位必須相反,上振動(dòng)系統可以是無(wú)源的。采用頻率為27kHz的該類(lèi)焊接裝置可以焊接6~10mm厚的鋁板、6mm厚的銅板和鋁板的焊接。目前可以實(shí)現6mm厚、100~400mm寬鋁板的對接。
除上述四種常見(jiàn)的金屬超聲波焊接辦法以外,近年來(lái)還發(fā)展了塑料超聲波焊接辦法。其工作原理與金屬超聲波焊接辦法不同,塑料超聲波焊接時(shí)聲極的振蕩方向垂直于焊件外表,與靜壓力方向共同。這時(shí)熱量并不是經(jīng)過(guò)焊件外表傳熱,而是在焊件觸摸外表將機械振振蕩直接轉化為熱能使界面結合,屬于熔化焊辦法。塑料超聲波焊適用于熱塑性塑料,而不能適用于熱固性塑料的焊接。深圳市東信高科自動(dòng)化設備有限是專(zhuān)業(yè)從事自動(dòng)化焊接設備,高周波焊接機,超聲波塑料焊接機,超聲波金屬焊接機研制、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、服務(wù)于一體的現代化高科技型企業(yè)