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從超聲波焊接機的工藝參數分析焊接過程中出現的質量問題并提出解決辦法

2022-03-21 16:38
通過物體分子之間的摩擦，把超聲波所產生的振動能量轉化為熱能，使物體件的焊接面融合在一起，這就是超聲波焊接機的原理。超聲波焊接機是利用超聲波的振動頻率來進行物體的焊接，通過超聲波進行物體焊接的設備有很多種，其中包括了氣動傳動系統(tǒng)、換能器和超聲波發(fā)生器、控制電路以及焊頭。超聲波焊接機的工作過程：首先，超聲波發(fā)生器將高壓電流轉化為高頻電能，其次被轉化的高頻電能通過換能器轉化為同等頻率的機械振動，然后機械振動再通過變幅桿的作用得到放大并傳遞到焊頭，最后焊頭將收到的振動能量傳遞到焊接物體間的接合面上。

１超聲波焊接機的主要參數以及特點


從每個超聲波焊接機的參數來說，大部分超聲波焊接的頻率都是在15KHz－40KHz左右，而超聲波焊接機主要的參數有焊接時所產生的壓力、振幅、焊接時所產生的時間、焊接功率以及超聲波頻率等。

１超聲波焊接機的焊接功率以及超聲波頻率
利用超聲波進行物體焊接的過程中，所產生的超聲波頻率并不會直接影響焊接物體的質量，但是如果超聲波焊接時產生的頻率與超聲波焊接機變幅桿的所產生的基頻不協調的話，就會發(fā)出傷害人們耳朵的噪音，而其中所產生的較大的超聲波雜波不利于焊接工件的固定，甚至會使焊接工件飛出從而導致事故的發(fā)生。同時，對于超聲波焊接頻率的選擇要考慮到整個系統(tǒng)的諧振頻率，避免出現共振的現象。

２超聲波焊接的振幅
超聲波焊接機工藝參數的振幅是需要第一時間確定的，而超聲波焊接機所輸出的功率和焊接時所產生的振幅有著直接的關系。針對于焊接材料的不同也要選擇不同的振幅，其振幅的大小不僅與焊接材料的硬度有關，還和材料的屈服強度有關；對于焊接物體材料的不同，對選擇振幅的大小通常都是在１５μｍ－６０μｍ以內。同時振幅的大小還和焊接設備的頻率、焊接形式等因素有關。

３超聲波焊接所產生的壓力以及所用的時間
利用超聲波進行物體焊接的過程中，焊接時的壓力對焊接接頭的強度有著直接的影響。只有焊接壓力足夠的時候，才能夠保證焊接工件熔融區(qū)的結合，從而提高焊接的牢固性。但是如果焊接壓力過大的話就會導致熔融層的工件材料嚴重擠出，從而使熔融層的厚度減小導致焊接的不牢固。焊接時所用的時間會直接決定焊接接口出所產熱量的多少，如果焊接時所用的時間不夠的話就會出現焊接材料熔融不到位、熔合不緊密的情況，從而導致焊接的不牢固；但是如果焊接時所用的時間過長的話就會出現材料熔融過剩、焊接線以外的材料熔化的情況，從而導致焊接工作的失敗。因此，焊接時所用時間的多少會直接影響焊接接頭的牢固性。

4超聲波焊接焊線的選擇
超聲波焊接焊線的形式應該根據焊接材料特點的不同以及焊接接口的不同來進行選擇。超聲波焊接焊線的結構形式有很多種，其中包括臺階式焊線、圍邊式焊線和三角形焊線等。依據所需焊線尺寸的不同來確定所需焊線的結構形式，例如，焊線的尺寸過長的話就會出現焊線不能夠全部的熔融、焊接接口不牢固的情況，從而導致焊接接口的強度低以及焊接接口不美觀；同樣如果焊線的尺寸過短的話就會導致焊接接口處的熔融材料不夠，降低焊接的牢固性。因此，超聲波焊接焊線的結構形式以及尺寸大小都會影響超聲波焊接的質量。

使用超聲波焊接機初期階段的過程中，其中對選擇超聲波焊接工藝參數的不合適，就出現了一系列的問題并提出解決的方法，具體有以下幾個方面：

１焊接的熔融材料擠出量
利用超聲波進行物體焊接的過程中，在焊接接口通過振動能量所產生熱能的影響下，首先超聲波焊接焊線進行熔融，其次焊接線在超聲波焊接壓力的作用下在焊接面的空隙中鋪展開，然后在焊接面之間就會形成一種熔融塑料的層次，最后等熔融塑料完全冷卻凝固之后，使兩個物體工件的焊接面結合在一起。在完美的焊接工作中，超聲波焊接焊線的全部融化正好鋪展在整個焊接面的空隙之中，這樣得到的焊接牢固性有保證，同時焊接接口具有美觀性。但是當焊接振幅過大以及焊接所用時間過長的情況下，通過振動能量所產生的熱量就會超過熔融焊接線時所需的熱量，從而導致超聲波焊接焊線以外的工件材料融化，如果再加上焊接壓力較大的話就會使熔融層的工件材料嚴重擠出，從而導致焊接的不牢固。

２焊接的預壓力
在焊接的過程中，在兩個焊接工件的焊接面上要有一個預壓力從而能夠提高焊接的牢固性。焊接壓力是通過振動能量而產生兩個物體之間的摩擦，但是焊接所產生的壓力大小對所產生的摩擦力大小有直接的影響，從而會對產生熱量的速度有一定的影響。兩個工件之間的焊接是通過焊接所產生的壓力來進行對焊接線的熔融，使其在焊接面的空隙中鋪展開，并且要保持這個焊接所產生的壓力在熔融材料冷卻凝固之前，才能夠形成美觀的焊接接口。

３焊接的質量
焊接的牢固性的強度是判斷焊接質量的標準。焊接線材料熔融量的過多與過少、鋪展在焊接面熔融材料的過多與過少以及在熔融材料冷卻凝固之前焊接預壓力的過大過小都會影響焊接的牢固性，從而降低了焊接的質量。要提高焊接牢固性的強度，就需要合理的把握焊接線材料的熔融量多少、鋪展在焊接面的熔融材料多少以及在熔融材料冷卻凝固之前焊接預壓力的大小，從而保證焊接的質量，使焊接接口更加的美觀。

隨著我國經濟水平的不斷提高，超聲波焊接機已經逐漸的普遍性，本文通過對超聲波物體焊接的原理與工藝參數進行闡述，并且對超聲波焊接機過程中所出現的問題進行分析，提出解決這些問題的方法，從而提高焊接牢固性的強度，提升焊接的質量。
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