超聲波點(diǎn)焊是一種固態(tài)焊接技術(shù),其熱影響區(qū)小,焊接強(qiáng)度高,能耗低、接頭導(dǎo)電性好,為科技界和產(chǎn)業(yè)界所關(guān)注。該技術(shù)的缺點(diǎn)是對工件的厚度及硬度比較敏感,當(dāng)厚度和硬度增加時,焊接系統(tǒng)將變得不穩(wěn)定,需要更大的金屬表面抓緊力和焊接功率;在焊接異種金屬時,界面擴(kuò)散形成的金屬間化合物造成焊接界面力學(xué)性能失控,影響產(chǎn)品的使用性能。近年來,研究者們主要圍繞以下方面試圖改善超聲波點(diǎn)焊技術(shù):改進(jìn)優(yōu)化焊接工具,提高表面抓緊力;研究大功率超聲波焊接系統(tǒng)穩(wěn)定性和焊接結(jié)合機(jī)理;通過植入中間層來抑制擴(kuò)散層。所開展的研究主要集中在大功率超聲波點(diǎn)焊裝置,研究對象由絲、線的焊接轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯烤哂幸欢ê穸群陀捕鹊陌宀牡暮附?關(guān)鍵課題包括焊齒齒形優(yōu)化和電熱輔助條件下的焊接,超聲軟化理論和微焊點(diǎn)擴(kuò)展理論,中間層的強(qiáng)化機(jī)理等。得益于一系列成果的取得,超聲波點(diǎn)焊的焊接性能有了提升,為其工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本文歸納了超聲波點(diǎn)焊的研究進(jìn)展,包括超聲波點(diǎn)焊的原理和特點(diǎn),焊接工具的優(yōu)化與改進(jìn),焊接界面的結(jié)合機(jī)制,焊接界面溫度模擬仿真,焊接工藝、組織和性能等。

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【部分圖文】：

圖1(a)金屬超聲波點(diǎn)焊機(jī)工作原理;(b)塑料超聲波點(diǎn)焊機(jī)工作原理[8]

超聲波焊接技術(shù)的迅猛發(fā)展得益于其獨(dú)特的焊接優(yōu)勢。(1)操作方便,能在傳統(tǒng)電弧焊不方便作業(yè)的位置發(fā)揮作用;(2)對環(huán)境的要求低,占地面積小,無需專業(yè)粘結(jié)劑,焊接無火花與飛濺,對于構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會意義重大;(3)屬于固態(tài)焊接,無熱熔焊接的熔融過程和疏松缺陷,焊接強(qiáng)度較高....

圖2超聲波點(diǎn)焊技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[8]

超聲波點(diǎn)焊在工業(yè)上最早被用于塑料制品的焊接。隨著金屬用超聲波點(diǎn)焊機(jī)的出現(xiàn),工業(yè)界在利用其焊接電纜線時,發(fā)現(xiàn)其電阻系數(shù)基本無改變,金屬不產(chǎn)生高溫和熔化現(xiàn)象,焊接件也不需要進(jìn)行預(yù)處理,使得超聲波點(diǎn)焊在電器元件領(lǐng)域取代了電阻點(diǎn)焊的地位,主要用于絲、線、箔等的焊接。近10年來,隨著大或者....

圖4超聲波點(diǎn)焊界面溫度分布

南昌大學(xué)李玉龍等[22]對6061鋁合金同種金屬超聲波焊接的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證。在考慮了塑性變形產(chǎn)熱和高頻摩擦產(chǎn)熱的基礎(chǔ)上,建立了三維超聲波焊接熱-結(jié)構(gòu)耦合的Ansys模型,模擬了6061鋁合金在不同焊接參數(shù)下的溫度場,發(fā)現(xiàn)模擬溫度與試驗(yàn)值之間的誤差在5%以內(nèi),最高溫....

圖3(a)鐵砧齒形對超聲波焊接AA6111界面組織的影響[11];(b)焊頭形狀和尺寸對界面塑性形變的影響[12]

福特汽車公司Jahn等[11]于2010年研究了具有不同齒形鐵砧(圖3a)的超聲波點(diǎn)焊機(jī)在焊接6111鋁合金同種金屬時的界面強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)界面強(qiáng)度最大的是錐角95°、齒深0.26mm和齒距0.80mm截棱錐鐵砧,強(qiáng)度最小的是錐角60°、齒深0.15mm、間距0.38mm的截棱....

本文編號：3895659