超声波焊接工艺

先进的焊接技术

哈尔滨焊接技术培训中心

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吉林大学焊接技术培训基地 国际焊接工程师培训课程

Harbin Welding Training Institute

Training Course for International Welding Engineer

其它焊接工艺 Ⅴ IWE-3／1.15

授课教师: 元哲石

国际焊接学会授权的培训机构 IIW Authorised Training Body

先进的焊接技术

IIW Authorised Training Body

一、超声波焊接

超声波焊接是利用超声波频 率（超过 16KHz）的机械振动能 量，在工件表面产生塑性变形并 在压力下破坏表面层，实现焊接 的方法。 它由震动剪切力、静压力、 焊区温升三个因素所决定。

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1. 超声波焊接原理及分类

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1）工作原理

既不向工件输送电流， 也不向工件引入高温热源只 是在静压力及弹性振动能的 共同作用下，将机械动能转 变成工件间摩擦功形变能和 随之而产生的温升，从而使 工件在固态下实现连接。

弹性振动能量的大小取 决于引入工件的振幅大小。

超声波焊原理图

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换能器：将电磁能转换成同频率的弹性机械振动能。

磁致伸缩式——半永久性器件，工作稳定可靠， 但换能效率只有20—40%。 压 电 式—— 效率高，可达80～90%。 但比较脆弱。 聚能器：放大振幅。振幅分布与锥面形状及其放大系数 有关。

2）分类

按声波的高频振荡能量传播方向可分两种基本类型。 ●垂直于焊件表面（超声波塑料焊接） ●切向传递到焊接表面（超声波金属焊接）

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（1）垂直于焊件表面

超声波振动的方向与焊接表面相反，在塑性状 态实现焊接。焊接接头为搭接、对接、角接等。

超声波塑料焊接

超声波焊接接头形式

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（2）切向传递到焊接表面

金属超声波焊可分为点焊、环焊、缝焊。

① 超声波点焊

超声波点焊示意图

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③ 超声波环焊

② 超声波缝焊

声波电极的端部是 圆盘状，振动器装在可 转角的波节K1上，力作 用在振动波节K2上。焊 接速度为0.4～10mm/min。

声波电极通过 正切位置的声波 供应器被激发实 现扭转振动。

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2. 超声波焊的特点及应用

1）优点

（1）可适用于多种组合材料的焊接。 （2）不会对半导体等材料引起高温污染及损伤。 （3）易焊接高热导率及高电导率的材料。 如金、 银、铜、铝等。 （4）耗用功率小。仅为电阻点焊的5%左右， 焊件变形小于3～5%，焊点强度及强度稳 定性平均提高约15～20%。 （5）对工件表面的清洁度要求不高。

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2）缺点

金属超声波焊接需用功率随工件 厚度及硬度的提高呈指数剧增，因而 只限于丝、箔、片等薄 件的焊接。 大多数情况下

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