超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法.金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将机械能转变为内能、形变能及有限的温升.两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接.因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象.超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接.可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。
常见的金属超声波焊接可分为点焊、环焊、缝焊及线焊
1、环焊
用环焊方法可以一次形成封闭形焊缝,采用的是扭转振动系统。焊接时焊盘扭转,振动的振幅相对于声极轴线呈对称线性分布,轴心区振幅为零,焊盘边缘振幅最大。显然环焊最适用于微电子器件的封装工艺。有时环焊也用于对气密要求特别高的直线焊缝场合,这时候可以采用部分重叠环焊方法,形同缝焊以获得连续地直线焊缝。由于环焊的面积较大,需要较大的功率输入,因此常常采用多换能器驱动方式。
2、点焊
点焊机的振动系统可根据上声极振动状况分为纵向振动(轻型结构)系统、弯曲振动(重型结构)系统以及介于二者的轻型弯曲振动系统等几种。轻型结构用于功率小于500W的小型点焊机。重型结构适用于千瓦级大功率焊机。轻型弯曲振动系统则适用于中小功率焊机,它兼不两振动系统的诸多优点。
3、线焊
线焊可以看成是点焊方法的一种延伸。现在已经可以通过线状上声极上次获得150mm长的线状焊缝。这种方法最适用于箔片的线状封口。
4、缝焊
缝焊机的振动系统按其焊盘的振动状态可分为; a)纵向振动系统; b)弯曲振动系统; c)扭转振动系统等几类。 其中a)及b)两种较为常用。其焊盘的振动方向与焊接方向垂直。而c)的振动方向则与焊接方向平行。 缝焊可以获得密封的连续焊缝。通常工件被夹持在上、下焊盘之间。在特殊情况下可采用平板式下声极。
其他类型的超声波金属焊接形式
1、双超声波振动系统的点焊
上下两个振动系统的频率分别为27kHz和20kHz(或15kHz),上下振动系统的振动方向相互垂直,焊接时二者作直交振动。当上下振动系统的电源各为3kW时,可焊铝件的厚度达10mm,焊点强度达到材料本身的强度。双超声波振动系统多用于集成电路和晶体管细导线的焊接,虽然焊接方法与点焊基本相同,但焊接设备复杂,要求设备的控制精度高,以便实现焊点的高质量和高可靠性焊接。
2、超声波对焊
超声波对焊主要用于金属的对接,是近年来开发的一种新方法。焊接设备由上、下振动系统、提供接触压力的液压源和焊件夹持装置等部分组成。左边焊件的一端由夹具固定,另一端夹在上、下振动系统之间作超声振动;右焊件端面与左端面对接,并由夹具夹紧,接触压力加在右侧焊件上。焊接时,在超声振动的作用下即可把两个焊件在端面焊接在一起。应注意,焊接装置的上、下振动系统的振动相位必须相反,上振动系统可以是无源的。采用频率为27kHz的该类焊接装置可以焊接6~10mm厚的铝板、6mm厚的铜板和铝板的焊接。目前可以实现6mm厚、100~400mm宽铝板的对接。
除上述四种常见的金属超声波焊接办法以外,近年来还发展了塑料超声波焊接办法。其工作原理与金属超声波焊接办法不同,塑料超声波焊接时声极的振荡方向垂直于焊件外表,与静压力方向共同。这时热量并不是经过焊件外表传热,而是在焊件触摸外表将机械振振荡直接转化为热能使界面结合,属于熔化焊办法。塑料超声波焊适用于热塑性塑料,而不能适用于热固性塑料的焊接。深圳市东信高科自动化设备有限是专业从事自动化焊接设备,高周波焊接机,超声波塑料焊接机,超声波金属焊接机研制、生产、销售、服务于一体的现代化高科技型企业