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銅鋁超聲波焊接
以往的焊接方法,對銅—鋁不同材質(zhì)進(jìn)行焊接有一定的難度,如果使用超聲波焊接法,即可得到滿意的焊接效率,又能得到良好的焊接區(qū),從而提高零件生產(chǎn)的實用性。對銅—鋁不同材質(zhì)的焊接頭,若使用以前的熱能熔焊法進(jìn)行焊接,則因鋁材堅固的氧化層、兩金屬熔點不同、兩金屬高的導(dǎo)熱系數(shù)以及兩金屬熔合而形成的脆弱等原因,生成了在機(jī)械和電氣方面均不穩(wěn)定的金屬間化合物,從而影響了焊接接頭的可靠性。對于半導(dǎo)體散熱器等可靠性要求高的接縫,以往是將其它金屬電鍍到鋁制散熱器上之后用釬焊進(jìn)行接合。使用這種方法需多道工序,且成本高,又存在環(huán)境問題。對銅—鋁不同材質(zhì)零件的接合,若使用超聲波能量,就不會產(chǎn)生脆弱的金屬間化合物,在機(jī)械和電氣方面都可得到高質(zhì)量的焊接區(qū),且不需中間工序。
金屬用超聲波焊接機(jī)是1960年開發(fā)的,此后,技術(shù)快速的發(fā)展使之成為實用的焊接機(jī)。用半導(dǎo)體控制電源傳輸信號的高頻電能,經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動。這種振動是通過增強(qiáng)器和超聲波工具放大后被傳遞到加工部位的。基本頻率按其用途有20000Hz和40000Hz兩種,頻率的選擇是根據(jù)所需的輸出、振動的振幅以及喇叭形尺寸決定的。超聲波焊接的參數(shù)包括振動的振幅,施加的壓力以及加工時間。加工時間必須由高精度的電子控制,但是近幾年引進(jìn)的能量監(jiān)視統(tǒng),可對必要的輸出和加工時間進(jìn)行自動控制。
超聲波焊接原理
在加壓力的狀態(tài)下,按所定時間對焊接部位施予振動。這樣接合面的氧化膜以及污物首先被擦凈,其結(jié)果使?jié)崈舻哪覆拿婷苜N,原子滲透其表面發(fā)生擴(kuò)散而完成金屬間的結(jié)合。整個焊接過程的時間大約為250mm/s。接合面的摩擦熱使金屬溫度升高至母材熔點的1/3,但熔點及熱傳導(dǎo)并不是超聲波焊接過程的因素。這一點在銅—鋁不同材料的焊接時是極為重要的,它不會在接合面產(chǎn)生金屬間化合物及脆弱的合金。近幾年來,銅—鋁不同材質(zhì)焊接的超聲波焊接法的應(yīng)用已得到了發(fā)展。
