超聲波點(diǎn)焊 點(diǎn)焊是應(yīng)用最廣的一種焊接形式,根據(jù)振動(dòng)能量的傳遞方式,可以分為單側(cè)式、平行兩側(cè)式和垂直兩側(cè)式。振動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)上聲極的振動(dòng)方向也可以分為縱向振動(dòng)系統(tǒng)、彎曲振動(dòng)系統(tǒng)以及介于兩者之間的輕型彎曲振動(dòng)系統(tǒng)。功率500W以下的小功率焊機(jī)多采用輕型結(jié)構(gòu)的縱向振動(dòng);千瓦以上的大功率焊機(jī)多采用重型結(jié)構(gòu)的彎曲振動(dòng)系統(tǒng);而輕型彎曲振動(dòng)系統(tǒng)適用于中小功率焊機(jī),它兼有上述兩種振動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
超聲波環(huán)焊 環(huán)焊方法如圖5所示,主要用于一次成形的封閉形焊縫,能量傳遞采用的是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)。焊接時(shí),耦合桿4帶動(dòng)上聲極5作扭轉(zhuǎn)振動(dòng),振幅相對(duì)于聲極軸線呈對(duì)稱分布,軸心區(qū)振幅為零,邊緣位置振幅最大。該類焊接方法最適合于微電子器件的封裝工藝,有時(shí)環(huán)焊也用于對(duì)氣密性要求特別高的直線焊縫的場(chǎng)合,用來(lái)代替縫焊。由于環(huán)焊的一次焊縫的面積較大,需要有較大的功率輸入,因此常常采用多個(gè)換能器的反向同步驅(qū)動(dòng)方式。
超聲波縫焊 與電阻焊中的縫焊類似,超聲波縫焊實(shí)質(zhì)上是由局部相互重疊的焊點(diǎn)形成一條連續(xù)焊縫。縫焊機(jī)的振動(dòng)系統(tǒng)按其滾輪振動(dòng)狀態(tài)可分為縱向振動(dòng)、彎曲振動(dòng)以及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)三種形式(圖6)。其中最常見(jiàn)的是縱向振動(dòng)形式,只是滾輪的尺寸受到驅(qū)動(dòng)功率的限制??p焊可以獲得密封的連續(xù)焊縫,通常焊件被夾持在上下滾輪之間,在特殊情況下可采用平板式下聲極。
超聲波線焊 它是點(diǎn)焊方法的一種延伸,利用線狀上聲極,在一個(gè)焊接循環(huán)內(nèi)形成一條狹窄的直線狀焊縫,聲極長(zhǎng)度就是焊縫的長(zhǎng)度,現(xiàn)在可以達(dá)到150mm,這種方法最適用于金屬薄箔的封口。
雙超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的點(diǎn)焊:上下兩個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的頻率分別為27kHz和20kHz(或15kHz),上下振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)方向相互垂直,焊接時(shí)二者作直交振動(dòng)。當(dāng)上下振動(dòng)系統(tǒng)的電源各為3kW時(shí),可焊鋁件的厚度達(dá)10mm,焊點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)到材料本身的強(qiáng)度。雙超聲波振動(dòng)系統(tǒng)多用于集成電路和晶體管細(xì)導(dǎo)線的焊接,雖然焊接方法與點(diǎn)焊基本相同,但焊接設(shè)備復(fù)雜,要求設(shè)備的控制精度高,以便實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的高質(zhì)量和高可靠性焊接。
超聲波對(duì)焊 超聲波對(duì)焊主要用于金屬的對(duì)接,是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新方法。焊接設(shè)備由上、下振動(dòng)系統(tǒng)、提供接觸壓力的液壓源和焊件夾持裝置等部分組成。左邊焊件的一端由夾具固定,另一端夾在上、下振動(dòng)系統(tǒng)之間作超聲振動(dòng);右焊件端面與左端面對(duì)接,并由夾具夾緊,接觸壓力加在右側(cè)焊件上。焊接時(shí),在超聲振動(dòng)的作用下即可把兩個(gè)焊件在端面焊接在一起。應(yīng)注意,焊接裝置的上、下振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)相位必須相反,上振動(dòng)系統(tǒng)可以是無(wú)源的。采用頻率為27kHz的該類焊接裝置可以焊接6~10mm厚的鋁板、6mm厚的銅板和鋁板的焊接。目前可以實(shí)現(xiàn)6mm厚、100~400mm寬鋁板的對(duì)接。
進(jìn)和超聲波焊接的分類按照超聲波彈性振動(dòng)能量傳入焊件的方向,超聲波焊接的基本類型可以分為兩類:一類是振動(dòng)能量由切向傳遞到焊件表面而使焊接界面產(chǎn)生相對(duì)摩擦,這種方法適用于金屬材料的焊接;另一類是振動(dòng)能量由垂直于焊件表面的方向傳入焊件,主要是用于塑料的焊接。常見(jiàn)的金屬超聲波焊接可分為點(diǎn)焊、環(huán)焊、縫焊及線焊;近年來(lái),雙振動(dòng)系統(tǒng)的焊接和超聲波對(duì)焊也有一定的應(yīng)用。
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