超聲波在焊接領域的應用

2021-08-03 16:53

隨著現代工業生產技術的發展，超聲波在材料加工領域的應用越來越廣泛，相繼出現了多種超聲波與焊接相結合的方式，在一定程度上提高了焊接質量和生產效率，增強了焊接的適應性。

超聲波是頻率大於20kHz的聲波。由於超聲波波長短，因而具有指向性強和能量密度高的特點，同時，超聲波作為一種機械振動，也是能量傳遞的載體。當超聲波的強度超過一定值時，就可以通過其對物質的作用來影響或改變物質的一些物理、化學方麵的狀態、性質或結構，產生一些特殊的超聲波效應，例如空化作用、聲流作用、熱作用和機械作用。這些效應使超聲波在工業生產及研究領域中得到廣泛應用，例如，在金屬熔體處理中，超聲波表現出細化晶粒、均勻組織的作用。近年來，許多學者開展了超聲波在焊接領域的應用研究。

超聲波焊接

超聲波焊接技術具有高速、高效和高自動化等優點，廣泛應用於多種領域的各種塑料製品、塑料結構件、精密金屬、集成電路、金屬電纜等的焊接。根據DIN857標準，超聲波焊接是一種利用高頻小幅機械振動產生一個靜態力的壓力焊工藝。它使兩個工件在熔點溫度之下被焊接在一起，屬於固相連接方法。

在焊接過程中，換能器把電能轉換成超聲振動的機械能，然後經變幅杆放大以後沿平行於接觸麵的方向傳遞給焊件。在壓力和超聲振動的共同作用下，實現快速連接。在實際生產中，超聲波焊接分為超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接。

超聲波金屬焊接
超聲波金屬焊接是一種固相焊接的特種加工技術。近年來，超聲波金屬焊接技術作為一種新型的、特殊的焊接技術，可以實現的焊接形式有點焊、縫焊、環焊等，在工業生產中的應用越來越廣泛，顯示出了其區別於常規焊接所具有的獨特優勢。

超聲波塑料焊接
超聲波塑料焊接是借助超聲波使塑料件接觸麵的分子快速融合在一起的加熱連接方法，具有焊接時間短、表麵無損壞、非焊接區域不發熱等優點，廣泛應用在熱塑性材料的連接中。

超聲波輔助焊接
超聲波在金屬熔體處理領域的應用顯示，超聲具有細化晶粒和改善組織的作用。在焊接過程中，焊接接頭熔化形成液態金屬，將超聲波直接施加到工件上，可以改變接頭凝固過程，有效地提高焊接質量。目前，超聲波輔助焊接研究主要集中於釺焊和電弧焊過程。

超聲波複合焊接
在電弧焊焊接過程中，電弧不僅僅是一個熱源，同時也是一個力源，在焊縫形成過程中起到關鍵作用。超聲波應用及研究顯示，超聲波具有能量和力的顯著特點。因此，一些焊接工作者提出了將超聲波與焊接電弧複合的設想，通過改變電弧特征來改善焊接過程，取得了一些成果。

隨著超聲波在焊接領域的應用越來越廣泛，出現了多種新型的焊接方法，對於提高焊接質量、彌補常規焊接方法的不足有重要作用，這極大地推動了焊接技術在材料加工中的發展，具有廣泛的應用前景。

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