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超声波焊接的原理工艺及焊接过程中所出现的问题进行分析

发布时间:2022-06-17      点击次数:122
   随着我国经济水平的不断提高,超声波焊接机已经逐渐的普遍性,本文通过对超声波物体焊接的原理与工艺参数进行阐述,并且对超声波焊接机过程中所出现的问题进行分析,提出解决这些问题的方法,从而提高焊接牢固性的强度,提升焊接的质量。
  超声波焊接机是利用超声波的振动频率来进行物体的焊接,通过超声波进行物体焊接的设备有很多种,其中包括了气动传动系统、换能器和超声波发生器、控制电路以及焊头。超声波焊接机的工作过程:首先,超声波发生器将高压电流转化为高频电能,其次被转化的高频电能通过换能器转化为同等频率的机械振动,然后机械振动再通过变幅杆的作用得到放大并传递到焊头,最后焊头将收到的振动能量传递到焊接物体间的接合面上。
  1超声波焊接机的主要参数以及特点
  从每个超声波焊接机的参数来说,大部分超声波焊接的频率都是在15KHz-40KHz左右,而超声波焊接机主要的参数有焊接时所产生的压力、振幅、焊接时所产生的时间、焊接功率以及超声波频率等。
  1超声波焊接机的焊接功率以及超声波频率
  利用超声波进行物体焊接的过程中,所产生的超声波频率并不会直接影响焊接物体的质量,但是如果超声波焊接时产生的频率与超声波焊接机变幅杆的所产生的基频不协调的话,就会发出伤害人们耳朵的噪音,而其中所产生的较大的超声波杂波不利于焊接工件的固定,甚至会使焊接工件飞出从而导致事故的发生。同时,对于超声波焊接频率的选择要考虑到整个系统的谐振频率,避免出现共振的现象。
  2超声波焊接的振幅
  超声波焊接机工艺参数的振幅是需要第一时间确定的,而超声波焊接机所输出的功率和焊接时所产生的振幅有着直接的关系。针对于焊接材料的不同也要选择不同的振幅,其振幅的大小不仅与焊接材料的硬度有关,还和材料的屈服强度有关;对于焊接物体材料的不同,对选择振幅的大小通常都是在15μm-60μm以内。同时振幅的大小还和焊接设备的频率、焊接形式等因素有关。
  3超声波焊接所产生的压力以及所用的时间
  利用超声波进行物体焊接的过程中,焊接时的压力对焊接接头的强度有着直接的影响。只有焊接压力足够的时候,才能够保证焊接工件熔融区的结合,从而提高焊接的牢固性。但是如果焊接压力过大的话就会导致熔融层的工件材料严重挤出,从而使熔融层的厚度减小导致焊接的不牢固。焊接时所用的时间会直接决定焊接接口出所产热量的多少,如果焊接时所用的时间不够的话就会出现焊接材料熔融不到位、熔合不紧密的情况,从而导致焊接的不牢固;但是如果焊接时所用的时间过长的话就会出现材料熔融过剩、焊接线以外的材料熔化的情况,从而导致焊接工作的失败。因此,焊接时所用时间的多少会直接影响焊接接头的牢固性。
  4超声波焊接焊线的选择
  超声波焊接焊线的形式应该根据焊接材料特点的不同以及焊接接口的不同来进行选择。超声波焊接焊线的结构形式有很多种,其中包括台阶式焊线、围边式焊线和三角形焊线等。依据所需焊线尺寸的不同来确定所需焊线的结构形式,例如,焊线的尺寸过长的话就会出现焊线不能够全部的熔融、焊接接口不牢固的情况,从而导致焊接接口的强度低以及焊接接口不美观;同样如果焊线的尺寸过短的话就会导致焊接接口处的熔融材料不够,降低焊接的牢固性。因此,超声波焊接焊线的结构形式以及尺寸大小都会影响超声波焊接的质量。
  使用超声波焊接机初期阶段的过程中,其中对选择超声波焊接工艺参数的不合适,就出现了一系列的问题并提出解决的方法,具体有以下几个方面:
  1焊接的熔融材料挤出量
  利用超声波进行物体焊接的过程中,在焊接接口通过振动能量所产生热能的影响下,首先超声波焊接焊线进行熔融,其次焊接线在超声波焊接压力的作用下在焊接面的空隙中铺展开,然后在焊接面之间就会形成一种熔融塑料的层次,最后等熔融塑料完全冷却凝固之后,使两个物体工件的焊接面结合在一起。在wan美的焊接工作中,超声波焊接焊线的全部融化正好铺展在整个焊接面的空隙之中,这样得到的焊接牢固性有保证,同时焊接接口具有美观性。但是当焊接振幅过大以及焊接所用时间过长的情况下,通过振动能量所产生的热量就会超过熔融焊接线时所需的热量,从而导致超声波焊接焊线以外的工件材料融化,如果再加上焊接压力较大的话就会使熔融层的工件材料严重挤出,从而导致焊接的不牢固。
  2焊接的预压力
  在焊接的过程中,在两个焊接工件的焊接面上要有一个预压力从而能够提高焊接的牢固性。焊接压力是通过振动能量而产生两个物体之间的摩擦,但是焊接所产生的压力大小对所产生的摩擦力大小有直接的影响,从而会对产生热量的速度有一定的影响。两个工件之间的焊接是通过焊接所产生的压力来进行对焊接线的熔融,使其在焊接面的空隙中铺展开,并且要保持这个焊接所产生的压力在熔融材料冷却凝固之前,才能够形成美观的焊接接口。
  3焊接的质量
  焊接的牢固性的强度是判断焊接质量的标准。焊接线材料熔融量的过多与过少、铺展在焊接面熔融材料的过多与过少以及在熔融材料冷却凝固之前焊接预压力的过大过小都会影响焊接的牢固性,从而降低了焊接的质量。要提高焊接牢固性的强度,就需要合理的把握焊接线材料的熔融量多少、铺展在焊接面的熔融材料多少以及在熔融材料冷却凝固之前焊接预压力的大小,从而保证焊接的质量,使焊接接口更加的美观。

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