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异种合金材料超声波金属焊接技术

2022-04-11 14:11
随着工业化水平的提高,目前超声辅助加工技术在工业上得到广泛运用,国内外的尖端科技如航天工业、生物工程和仪器仪表等行业都离不开这项技术。超声加工是在物体上施加超声振动使其物理状态发生改变的应用技术。其原理是通过超声波电源设备产生超声电能,由换能器转化电能为机械能,变幅杆将振幅进一步放大,焊件在高频振动摩擦的作用下,使得被焊金属界面得到清理从而两纯净金属表面贴近,在有限的温升和塑性变形的情况下被焊工件发生金属键合与扩散作用,而形成了牢靠地固相连接。

传统的异种金属材料焊接由于受到金属组织性质差异的影响,使得两种性质相差很多的金属焊接成为难题。相比之下,超声金属焊接技术的优点在于:第一,可焊接材料范围广,不受材料本身性能的限制,如镁、铝、钛合金等材料的焊接使用;第二,可数字式控制焊接工艺,减少焊接缺陷,提高生产效率,降低成本;第三,焊接机理不同于传统焊接,焊接过程中产生的温度不到被焊件熔点的30%~50%,防止焊接母材性质发生严重改变;第四,超声焊接不需要对被焊件进行特殊的表面处理,不需要添加助焊剂,焊接点牢固可靠、节能、无污染是一种环保型工艺技术。国外对超声焊接技术方面的研究比较早,而我国在这方面的研究一直到80年代才逐渐开始。

随着我国工业方面的发展,有色合金金属在很多领域都被广泛使用,这也推动了超声金属焊接技术的发展。金属极片焊接是锂电池制造环节中的关键一步,对超声焊接技术的研究应用将提高锂电池制造质量和效率,它作为一种高效、低能耗、清洁的固相连接技术,其使用在锂电池极片的焊接方式已受到国内外汽车制造商和锂电池制造企业的关注,是现阶段极片连接的主要工艺方法。

超声波金属焊接是在超声焊接频率(大于 15KHz )与焊接载荷的共同作用下,对不同 种类金属、半导体甚至是异种材料如金属 - 陶瓷材料等进行焊接的加工技术。超声焊接拥有 显著的优点,在焊接过程中不需要额外电流输入,也不用引入高温热源和辅助焊接剂。在 焊头压力的作用下利用其高频振动将超声能量向下传递至焊件表面之间,实现将超声振动 能量转换为焊件结合面的摩擦功,塑性变形能以及局部瞬间的温升从而实现固态连接。


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