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超声波接头性能

作者:许晶 15161563041 时间:2016-05-04

超声波接头性能
1) 力学性能:超声波焊接接头(焊头)具有良好的力学性能,尤其是对于那些在熔化焊及电阻焊中属于焊接性不良的金属更能显示这一固相焊接方法的优点。这种接头有三个重要特点:表面特征显著,接头强度高和金相组织一致。
表面特征是指超声波焊点的表面通常比较粗糙,这是上声与工件表面之间相对磨擦的结果。特别是在焊接工艺参数及声选择不当时,可能出现焊点四周的翘曲皱缩,乃至发生焊点周围区母材的破坏。
超声波焊接接头的力学性能一般是通过剪力或拉力试验的断裂特征来进行测定和比较。例如,在点焊时通常是根据单点断裂的剪力值来进行比较。焊点的剪力值取决于焊点的尺寸和材料的强度。必须根据工件材料的硬度合理选择上声的球面尺寸,调整焊接静压力的大小。
很多情况下超声波焊的工件是一些细丝、薄壁管、丝网等微型零件,因此,有时就象电阻焊一样用撕裂法来定性地判断其接头的力学性能。
由于目前尚无专用的标定法,因而超声波焊点剪力强度通常是与电阻点焊的抗剪强度进行比较。图31-9所示为镍铬不锈钢及耐热合金的超声波焊与电阻焊焊点抗剪切强度比较,一般情况下超声波焊的抗剪强度比电阻点焊 低标准值高一倍左右。
表31-2是常见金属材料的超声波点焊的焊点抗剪强度。如果就焊点的疲劳强度进行比较,则超声波焊的性能也比电阻焊的优良,如图31-10所示,对于铝铜合金来讲约的提高了30%。但是,对于那些铸造组织的合金材料,超声波焊点的抗疲劳强度并不能得到显著改善。
异常中金属焊接考虑重点:
1) 尽量让两者的比热容、热导率、线膨胀系数一致。
2) 如果厚不同且比热容融点导热性不同,适当配合材料保证两者几乎同步为 佳。
3) 镍、铜易于焊接因为各方面相似。
超声波焊头
图31-9不锈钢及耐热合金焊点抗剪强度(2)                             图31-10铝合金(2024-T3)焊点的疲劳强度
——电阻点焊 低平均值                                      1-超声波焊  2-电阻点焊
超声波焊点抗剪切强度的重复性特别好,焊点的平均剪力变化值小于10%,根据美国电阻焊技术标准(MIL-W-6858B)焊点的平均波动值允许为35%,超声波缝焊的接头强度对于0.5MM以下的薄板一般为母材强度的85%- %。
由于这种接头的母材未发生过熔化,因而焊点在抗介质府蚀性能方面与母材几乎没有差别。
2) 显微组织:超声波焊点的显微组织通常与母材呈相同组织状态,这是固相焊接方法 主要的特征。
表31-2  几种合金超声波点焊焊点的抗剪强度(2)
材料 工件厚度/MM 平均抗剪强度/102N
2020-T6 1.0 55.2±2.2
3003-H14 1.0 32.5±1.8
5052-H34 1.0 33.4±1.3
6061-T6 1.0 35.6±1.8
7075-T6 1.25 68.5±4
电解铜 1.15 37.8±0.9
因康镍X-750 0.8 67.6±4.5
蒙乃尔K-500 0.8 40.0±2.7
雷诺Rene41 0.5 16.9
钍弥散硬化型 0.64 40.5
AISI-1020 0.6 22.3±0.9
A-286 0.3 30.3±3.1
AM-350 0.2 13.8±0.9
AM-355 0.2 16.9±1.8
Mn8% 0.8 77.0±8.9
A15%-Sn2.5% 0.6 86.8±5.3
A16%-V1% 1.0 .6±8.0
焊AL的困难:1)热膨胀大;2)高温吸气,低温排气,易形成气孔。3)易氧化,特别是含非金属杂质时会更坏。
焊铜的困难:1)热膨胀大;2)高温吸气、低温排气,若快速冷却易形成气孔。
     图31-11是纯铝焊点的金相组织,通过金属界面间磨擦所破坏的氧化铝膜以旋涡状被排除在焊点的四周,在结合面上没有熔化迹象,只是出现了局部的再结晶现象。如图所示的强烈塑性流动是超声波焊接接头组织的共同特征。

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