任何东西的振动都会发出声音,任何声音都是靠振动而发生的。人的耳朵只能觉察到一定范围内的声音,这个范围***高可到18000(18K)Hz。更高频率的声音我们把它称为超声波。超声波可产生高频的振动,利用这种振动,我们可以很容易对非铁金属进行焊接。超声波线束焊接机是超声波金属焊接机的衍生设备。主要应用于汽车线束、摩托车线束的焊接等铜线、铝线的焊接。所以常被叫做汽车线束焊接机。
超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面,在加压的情况下,使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合,其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工;缺点是所焊接金属件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊点位不能太大、需要加压。超声波金属焊接是19世纪30年代偶然发现的。当时在作电流点焊电极加超声振动试验时,发现不通电流也能焊接上,因而发展了超声金属冷焊技术。超声波焊接虽然发现较早,但是到目前为止,其作用机理还不是很清楚。它类似于摩擦焊,但有区别,超声焊接时间很短,温度低于再结晶;它与压力焊也不相同,因为所加的静压力比压力焊小的多。一般认为在超声波焊接过程中的初始阶段,切向振动出去金属表面的氧化物,并是粗糙表面的突出部分产生反复的微焊和***的过程而使接触面积增大,同时使焊区温度升高,在焊件交界面产生塑性变形。这样在接触压力的作用下,相互接近到原子引力能够发生作用的距离时,即形成焊点。焊接时间过长,或超声波振幅过大会使焊接强度下降,甚至***。
超声波线束焊接机的特点
不需要焊剂和外加热,不因受热而变形,没有残余应力,对焊件表面的焊前处理要求不高。不但同类金属,而且***金属之间也可以焊接。可以将薄片或细丝焊接在厚板上。超声焊接良导电体的能量比电流焊接少的多,常用于晶体管或集成电路的引线的焊接。用于***和***材料的密封焊时,能避免一般焊接因有溶解物体而污染***,不会因受热而发生***等等。就是运用超声波来对金属导线进行焊接的。它由功率箱、换能器、气动主机和工具头组成。此外,还包括集线器、导线测量装置和微处理器等控制组件。功率箱可把通常的外部电压(220V,1Φ,50或60Hz)转换成20000Hz(20KHz),1000V的电压,然后再由功率箱调节控制后输出,作用到换能器上。换能器是一种***的电器元件,可以把电能转变成机械能。与普通电机相比,换能器的主要有两大区别:首先,换能器把电能转换为线形振动而不是转动;其次,它的工作效率非常高,能够把95%的电能进行转化。通过换能器转换后,机械能被作用到焊头上。超声波焊头由钛合金制成,并根据声学原理加工成特定的形状,从而保证了能量的***大传输。
超声波线束焊接机的优点
超声波焊接***重要的一个优点就是温度较低。温度的产生是不可避免的,它只是由摩擦所产生的,只相当于金属熔点的1/3或1/2。在焊接过程所产生的低温下,由于退火的产生和低温没有***导线的绝缘性,金属导线保留了原有的性能;此外,较低的温度还意味着可以把很薄的金属焊接到厚金属上,而不造成薄金属的损伤。这些在线束生产中都是十分重要的。
在电器产品中使用的大部分金属,其导热性都很好,这样用熔化的方法就很难来焊接。因为热量很快就从金属表面散发掉了,这就需要施加更多的热量补充来完成焊接。超声波焊接就没有遇到这些问题。事实上,由于没有熔化发生,超声波焊接的能量只相当于电阻焊的1/30。换句话说,用功率3KW的超声波焊机可以完成电阻焊需要90KVA才能完成的工作,因此工作中的成本也是显而易见的。
超声波焊接是一个机械的过程,没有电流流过工件,所以金属的导电率也就没有影响。金属表面一般都会附着污染物和氧化层,使用超声波焊接,无需对金属表面进行预先处理,超声波振动可以直接把附着物振碎后除去。超声波焊接的另一个重要优点是工件寿命长。超声波线束机的焊头有4个工作面,这样就减少了后期设备维护费用。
超声波线束焊接机结构特征
超声波线束焊接机由机台、超声功率发生器两个部分组成。
1、机台 机台有机箱、导柱、换能器、气动系统、PC电路、底模组成。
2、声组件声组件由换能器、焊头两个部分组成。换能器采用压电振子,其作用是将电能转换机械振动。变换器类比于电路中的变压器,起机械阻尼变换和振幅放大作用。焊头是根据焊接要求和焊件形状设计的,它还起着二级阻抗变换和振幅放大作用。从结构和形状看,焊头不算复杂,然而却需要***好的设计、***好的材料和会好的加工技术。形状复杂、尺寸较大的焊头,设计难度很大,一般都由制造厂设计。
3、气压系统气压系统由压缩空气作动力,通过电磁阀切换电路,推动气缸活塞带动焊头做上下运动。用调压阀控制气压大小,用单向节流阀控制升降速度。
4、控制电路
控制电路对焊接过程执行程序控制。面板上功能键,可根据焊接不同对象设定焊接时间,延迟时间,然后踩下脚踏开关,焊机将自动完成一次焊接过程。
5、超声功率发生器超声功率发声器向声组件提供电功率。由于在焊接过程中,声组件的谐振频率和阻抗将有较大变化,所以超声功率发声器必须有频率自动跟踪的能力,输出功率受负载自动调节的能力。NC-3000型超声波金属点焊机采用他激振荡;相位法自动频率跟踪;恒定振速控制。
超声波线束焊接机技术要求
根据IPC标准:要求超声波焊接的线束,宽厚比介于1:1和2:1之间;?线材不得出现任何变色;③在加压面可辨识股线的轮廓,但是没有松散的股线。
所以根据以上要求及汽车线束生产的多规格要求,对超声波线束焊接机就有以下技术要求:
1. 超声波振幅连续可调。由于超声波能量在线束厚度方向会存在衰减,对于越厚的线结,需要的焊头振幅就越大。超声波振幅连续可调,还可避免不同面积的电线表面变色。同一台机器,在焊接1mm²和焊接25mm²线束时,振幅参数基本要相差30%。
2. 线头夹具缝隙要求:≦0.02mm。超声波焊是高能量密度的,缝隙大就会造成卡线。
3. 质量控制软件。要求机器能对每个焊点做出质量评判:判别何种情况下为焊接不良,何种情况下为缺线等,并作出警示。这也要求超声波焊接有能量控制模式。
无锡雄克机械设备有限公司 主营:超声波金属焊接机