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超声波金属焊接工艺
超声波金属焊接是一种快捷、干净、有效的装配工艺，用来焊接同种金属或异种金属的搭接焊方法。超声波金属焊接相比其他传统工艺，如电阻焊、电烫合或螺丝紧固等，具有生产效率高、焊接质量好、环保又节能等显著优点，目前，超声波焊接己广泛应用于电子、汽车、通信器材、家电、包装、环保、医疗器械、等行业。
1超声波金属焊接工艺的特点
1.1 超声波金属焊接机可进行点焊、连续焊,焊接速度快
在应用范围方面,其有个不可替代的优点：①能进行不同种类金属材料之间的焊接。即使物理性能相差悬殊,也能很好焊接。②可进行其他方法无法奏效的金属箔片（可薄至0.006mm）、细丝、微小的器件及厚薄悬殊、多层金属片的焊接。
1.2 超声焊接焊点强度高
据报道,超声焊缝的强度比接触焊高15%~25%,且其稳定性好,具有高抗疲劳强度特征。我们的焊接实验也表明,经成功焊接的2个金属片不会分离,强制分离的结果是与焊点交界处的未被焊接的材料被撕裂。与其他焊接相比,因其对焊接件产生的高温是局部、短时的,焊接件总体温度低,焊接过程无需水冷,被焊工件的变形很小,焊接完成后工件无须进行退火等处理。超声波焊接自身包含着对焊接件表面氧化层的破碎清理作用,焊面清洁美观,无需像其他焊接那样进行焊后清理。
2超声波金属焊接工艺的原理和应用
2.1超声波金属焊接原理
超声波焊接是利用超声波频率(超过20KHz)的机械振动能量，连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料的特殊焊接方法。超声波换能器把具有一定功率的超声波信号转换成相应的声能，再经过聚能器对超声波进行高度聚焦，使超声波能量变得更加强大，聚焦后的强大超声波施加到被焊接的金属片的介面，其物理效应在此发生强烈反应，进而瞬间激活金属晶格中的粒子，使金属片相合处的分子相互渗透而牢固地焊接在一起。由于超声波焊接不存在热传导与电阻率问题，因此，对于不同厚度的有色金属箔，片，带材都能有效地进行理想的焊接，尤其是对最难焊接的铝及其合金材料的焊接质量，更能突出其无可比拟的优越性能。
2.2超声波金属焊接的应用
目前超声波金属焊接主要有四个方面的应用：点焊、滚焊、线束和封管，广泛应用于：汽车、制冷、太阳能、电池、电子等各个领域。目前超声波金属焊接的具体应用主要有：①动力电池多层正、负极焊接；镍氢电池镍网与镍片焊接；②锂电池、聚合物电池铜箔与镍片焊接；铝箔与铝片焊接；铝片与镍片焊接；⑨汽车线束；电线成型；电线互焊；多条电线互焊成线结；铜、铝线转换电线、电缆与各种电子元件、接点、连接器、端子焊接；④太阳能电池、平板太阳能吸热板、铝塑复合管滚焊，铜、铝板拼接；⑤电磁开关、无熔丝开关等大电流接点、触点、异种金属片的焊接；⑥冰箱、空调等行业铜管封尾；真空器件铜、铝管焊接等。
2.3影响超声波金属焊接质量的主要因素
(1)振幅：振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，不同的换能器输出的振幅也不同，同一换能器也可以通过配置不同的变幅杆及焊头来改变焊头的工作振幅，以满足对不同材料的焊接要求通常的换能器的输出振幅为5-20µm，而工作振幅一般为10～30µm左右，工作振幅同换能器输出振幅、变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关。
(2)网纹：超声波金属焊接通常会在焊接位表面，底座表面设计网纹，网纹设计的目地在于防止金属件的滑动，尽可能将能量传递到焊接位。网纹设计一般有方形、菱形、条形网纹，网纹的大小与深浅根据具体的焊接材料要求来确定。
(3)电源：金属焊接装置使用的超声波电源和供塑料焊接装置使用的超声波电源没有很大的区别。特殊性在于焊接金属具有更高的要求，为了满足金属焊接的需要，必需使用智能化的超声波电源一超声波发生器。超声波发生器具有频率自动跟踪系统。在焊接过程中负载变化及温升发生变化会引起振动系统谐振频率的改变，因此，要求超声波发生器要跟踪振动系统的频率。使发生器和振动系统之间一直处于谐振状态，频率自动跟踪系统能够补偿在焊接过程中出现的工作状态改变，使系统重新处于谐振状态并保证焊接参数的稳定，重点是振幅的稳定，这对于金属焊接具有非常重要的意义。
(4)换能器：供金属超声波焊接装置使用的换能器和供塑料超声波焊接装置使用的换能器没有很大的区别，特殊性在于焊接金属材料具有更高的质量要求，因为在焊接金属材料时往往需要很大的瞬间功率，要求换能器有高的功率容量和低的阻抗，因此用于塑料超声波焊接装置的小功率换能器不能用于金属的超声波焊接。
作为一种特殊的有个性的连接手段，超声波金属焊接工艺必将会在蓬勃发展的电子工业中发挥越来越重要的作用。
