金属材料超声波点焊研究进展

发布时间：2024-02-04 18:29

　　超声波点焊是一种固态焊接技术,其热影响区小,焊接强度高,能耗低、接头导电性好,为科技界和产业界所关注。该技术的缺点是对工件的厚度及硬度比较敏感,当厚度和硬度增加时,焊接系统将变得不稳定,需要更大的金属表面抓紧力和焊接功率;在焊接异种金属时,界面扩散形成的金属间化合物造成焊接界面力学性能失控,影响产品的使用性能。近年来,研究者们主要围绕以下方面试图改善超声波点焊技术:改进优化焊接工具,提高表面抓紧力;研究大功率超声波焊接系统稳定性和焊接结合机理;通过植入中间层来抑制扩散层。所开展的研究主要集中在大功率超声波点焊装置,研究对象由丝、线的焊接转变为研究具有一定厚度和硬度的板材的焊接,关键课题包括焊齿齿形优化和电热辅助条件下的焊接,超声软化理论和微焊点扩展理论,中间层的强化机理等。得益于一系列成果的取得,超声波点焊的焊接性能有了提升,为其工业应用奠定了基础。本文归纳了超声波点焊的研究进展,包括超声波点焊的原理和特点,焊接工具的优化与改进,焊接界面的结合机制,焊接界面温度模拟仿真,焊接工艺、组织和性能等。

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【部分图文】：

图1(a)金属超声波点焊机工作原理;(b)塑料超声波点焊机工作原理[8]

超声波焊接技术的迅猛发展得益于其独特的焊接优势。(1)操作方便,能在传统电弧焊不方便作业的位置发挥作用;(2)对环境的要求低,占地面积小,无需专业粘结剂,焊接无火花与飞溅,对于构建资源节约型和环境友好型社会意义重大;(3)属于固态焊接,无热熔焊接的熔融过程和疏松缺陷,焊接强度较高....

图2超声波点焊技术的工业应用[8]

超声波点焊在工业上最早被用于塑料制品的焊接。随着金属用超声波点焊机的出现,工业界在利用其焊接电缆线时,发现其电阻系数基本无改变,金属不产生高温和熔化现象,焊接件也不需要进行预处理,使得超声波点焊在电器元件领域取代了电阻点焊的地位,主要用于丝、线、箔等的焊接。近10年来,随着大或者....

图4超声波点焊界面温度分布

南昌大学李玉龙等[22]对6061铝合金同种金属超声波焊接的温度场进行了数值模拟与试验验证。在考虑了塑性变形产热和高频摩擦产热的基础上,建立了三维超声波焊接热-结构耦合的Ansys模型,模拟了6061铝合金在不同焊接参数下的温度场,发现模拟温度与试验值之间的误差在5%以内,最高温....

图3(a)铁砧齿形对超声波焊接AA6111界面组织的影响[11];(b)焊头形状和尺寸对界面塑性形变的影响[12]

福特汽车公司Jahn等[11]于2010年研究了具有不同齿形铁砧(图3a)的超声波点焊机在焊接6111铝合金同种金属时的界面强度,发现界面强度最大的是锥角95°、齿深0.26mm和齿距0.80mm截棱锥铁砧,强度最小的是锥角60°、齿深0.15mm、间距0.38mm的截棱....

本文编号：3895659