吉林大學(xué)IWE課件其他焊接工藝課件

其它焊接工藝

V

IWE-3/1.15吉林大學(xué)焊接枝術(shù)培訓(xùn)基地

一、超聲波焊接

超聲波焊接是利用超聲波頻

率(

超

過

1

6KHz)

的機(jī)械振動(dòng)能量，在工件表面產(chǎn)生塑性變形

并在壓力下破壞表面層，實(shí)現(xiàn)焊接的方法。它由震動(dòng)剪切力、靜壓力、焊區(qū)溫升三個(gè)因素所決定。1)工作原理既不向工件輸送電流，

也不向工件引入高溫?zé)嵩粗皇窃陟o壓力及彈性振動(dòng)能的

共同作用下，將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)

變成工件間摩擦功形變能和隨之而產(chǎn)生的溫升，從而使工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)連接。彈性振動(dòng)能量的大小取

決于引入工件的振幅大小。1一發(fā)生器2—換能器

3—聚能器4—耦合桿

5—上聲極

6一工件

7—下聲極

A—振

幅分布

[—發(fā)生器饋電超聲波焊原理圖1.超聲波焊接原理及分類換能器：將電磁能轉(zhuǎn)換成同頻率的彈性機(jī)械振動(dòng)能。磁致伸縮式——半永久性器件，工作穩(wěn)定可靠

，

但換能效率只有20—40%。壓電式——效率高，可達(dá)80～90%。但比較脆弱。聚能器：放大振幅。振幅分布與錐面形狀及其放大系數(shù)

有關(guān)。2)分類按聲波的高頻振蕩能量傳播方向可分兩種基本類型。●垂直于焊件表面

(超聲波塑料焊接)●切向傳遞到焊接表面

(超聲波金屬焊接)(1)垂直于焊件表面超聲波振動(dòng)的方向與焊接表面相反，在塑性狀

態(tài)實(shí)現(xiàn)焊接。焊接接頭為搭接、對(duì)接、角接等。聲波電極k.振動(dòng)方向比

如

PVC

(聚氯乙烯)1官底座超聲波塑料焊接超聲波焊接接頭形式一

加壓1)振蕩器(固定頻率)2)離合器3)震動(dòng)波節(jié)中排列的固定4)聲波電極—馬松噴嘴(超聲波鉆削)用于提高振幅5)工件6)底座7)施加壓力8)振動(dòng)方向(2)切向傳遞到焊接表面金屬超聲波焊可分為點(diǎn)焊、環(huán)焊、縫焊。①

超聲波點(diǎn)焊超聲波點(diǎn)焊示意圖振幅聲波電極的端部是

圓盤狀，振動(dòng)器裝在可

轉(zhuǎn)角的波節(jié)K1

上，力作

用在振動(dòng)波節(jié)K2

上。焊接速度為0.4~10mm/min。聲波電極通過

正切位置的聲波

供應(yīng)器被激發(fā)實(shí)

現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。③

超聲波環(huán)焊②超聲波縫焊2.超聲波焊的特點(diǎn)及應(yīng)用1)優(yōu)點(diǎn)(1)可適用于多種組合材料的焊接。(2)不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體等材料引起高溫污染及損傷。

(3)

易焊接高熱導(dǎo)率及高電導(dǎo)率的材料。如金、

銀、銅、鋁等。(4)耗用功率小。僅為電阻點(diǎn)焊的5%左右，焊件變形小于3～5%,焊點(diǎn)強(qiáng)度及強(qiáng)度穩(wěn)

定性平均提高約15～20%。(5)

對(duì)工件表面的清潔度要求不高。厚度及硬度的提高呈指數(shù)劇增

，因而

只限于絲、箔、片等薄

件的焊接。

大多數(shù)情況下只適用于搭接接頭。3)應(yīng)用超聲波焊廣泛用于微電子器件及精加工技術(shù)，最成功的應(yīng)用是集成電路元件的

互連。在電子航天電器包裝塑料等工業(yè)都

廣泛應(yīng)用。金屬超聲波焊接需用功率隨工件2)缺點(diǎn)

二、爆炸焊

1.爆炸焊原理及方法爆炸焊是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊力造成

焊接的迅速碰撞，在接觸面上造成塑性變形而

實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。主要方法可分為平行法和角度法。1.放炸藥的板(復(fù)合板)2.基板3.基礎(chǔ)4.緩沖層5.炸藥b平行法角度法角度法Ca2.爆炸焊的特點(diǎn)及應(yīng)用1)特點(diǎn)(1)將任意相同或不相同的金屬材料迅速，牢固地焊接起來。(2)工藝簡單，易掌握。(3)不需要大型設(shè)備和大量投資。(4)不僅能焊點(diǎn)焊、線焊還可以焊面焊。

(5)比較經(jīng)濟(jì)。2

)

應(yīng)

用(1)可焊接物理和化學(xué)性質(zhì)相差懸殊的金屬材料。

(2)可以生產(chǎn)復(fù)合材料。(3)可用復(fù)合材料加工成各種不同金屬的過渡接頭。板—板爆炸焊基板與復(fù)合板厚度比(1:1～10:1)炸藥g

復(fù)板

基板管—管板爆炸焊板—棒爆炸焊雷管爆炸焊接一爆炸成形第二次爆炸焊接

加厚蓋板第一次爆炸

焊接蓋板燥炸成形一爆炸焊接板—凹形件爆炸焊板

—

管爆炸焊RRF管—管爆炸焊管一棒爆炸焊7510對(duì)接爆炸焊

斜接爆炸焊碳

鋼2

低合金鋼合

金

鋼不

銹

鋼5銀鋁

合

金7金鈷

合

金銅

合

金10鎂1鉬12鈮13鎳14鉛15鉑16鉭17鈦18鎢19鋯202121Stellite6B●●20Hastelloy●●●19鋯00oQ00O0018鎢Qo17鈦O0OO●OO●00OO16

鉭Go●OO●O0015

鉑14

鉛00013工本O0QQ0●O12

鈮O0Q0Q011

鉬Q0010畢十天●●●9

銅合金00OOO0OO8

鈷合金7

金●●06

鋁合金O0QO●5

銀●4

不銹鋼00O03

合金鋼00O2低合金鋼o01

碳鋼O3.爆炸焊可焊材料注：

●國外已經(jīng)試驗(yàn)成功的組合，o我國已經(jīng)試驗(yàn)成功的組合，○國內(nèi)外均已試驗(yàn)成功的組合489631三、擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊是在一定溫度和壓力下使待焊表面相互接觸，

通過微觀塑性變形或通過待焊面產(chǎn)生的微量液相而擴(kuò)大待

焊面的物理接觸，然后經(jīng)較長時(shí)間的原子相互擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)

冶金結(jié)合的一種焊接方法。在金屬不熔化的情況下兩

工件之間接觸距離達(dá)到(1～5)

×10-8

CM以內(nèi)時(shí)，金屬原子間

的引力才開始起作用。一般金

屬通過精密加工后，其表面輪

廓算術(shù)平均偏差為(0

.8～1.6)

×10-4

CM。在零壓力作用下接

觸時(shí)，實(shí)際接觸面只占全部表

面積的百萬分之一。在施加正

常擴(kuò)散壓力時(shí)，實(shí)際接觸面僅

占全部表面積的1%左右。1.擴(kuò)散焊原理金屬真實(shí)表面示意圖變形和交界面的形成。在溫

度和壓力的作用下，微觀凸起部

位首先接觸和變形，在變形中表

面吸附層被擠開，氧化膜被擠碎

,凸點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形，開始形成

金屬鍵連接。第二階段晶界遷移和微孔的消除。原子擴(kuò)散和再結(jié)晶的作用，開始形

成焊縫。第三階段體積擴(kuò)散，微孔和界面消失。

原子擴(kuò)散向縱深發(fā)展，在界面處

達(dá)到冶金連接。1)擴(kuò)散焊過程的三個(gè)階段第一階段c)

第二階隊(duì)，品界遷移和微五流除d)d)第三階段：體積擴(kuò)數(shù)，微孔消隙固相擴(kuò)散焊a)a)凹凸不平的初始接觸液相擴(kuò)散焊b)

郎一階段：變形和交界面的形成2)影響擴(kuò)散過程和程度的主要工藝因素(1)

溫度：影響擴(kuò)散焊進(jìn)程的主要因素是原子的擴(kuò)散，

影響原子擴(kuò)散的主要因素是濃度梯隊(duì)和溫度。擴(kuò)散焊溫度一般高于1/2金屬熔化溫度。0.6~0.8Tm(Tm

母材熔點(diǎn))。(2)

壓力：主要影響擴(kuò)散焊第二階段。壓力過低表面層塑性變形不足。0.5~50Mpa。(3)

時(shí)間：擴(kuò)散焊需要較長的時(shí)間。時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致焊縫中殘留有許多孔洞，影響接頭性能。由真空室、加熱器、加壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、溫度測控系統(tǒng)及電源等組成。1一真空室2—被焊零件3—高頻加熱線圈4一真空抽氣系統(tǒng)

5一高頻電源

6—加壓系統(tǒng)2.設(shè)

備1)真空擴(kuò)散焊設(shè)備1一下金屬平臺(tái)

2—上金屬平臺(tái)3

一

爐

亮

4

一

導(dǎo)筒

5

一立柱

6

一

油缸

7

一

上模具8一

下

模

具日—?dú)夤?/p>

10—活動(dòng)爐底3)熱等靜壓擴(kuò)散焊設(shè)備2)超塑成型擴(kuò)散焊設(shè)備3.擴(kuò)散焊應(yīng)用及特點(diǎn)1)優(yōu)點(diǎn)：(1)接頭質(zhì)量好，焊后無需機(jī)加工。(2)焊件變形量小(低壓力，工件整體加熱，隨爐冷卻)。(3)一次可焊多個(gè)接頭。(4)可焊一些其它方法無法焊接的材料。2)缺點(diǎn)：(1)設(shè)備投資大。(2)焊接時(shí)間長，表面準(zhǔn)備耗力大，生產(chǎn)率低。(3)對(duì)焊縫的焊合質(zhì)量尚無可靠的無損檢測手段。應(yīng)用在一些特種材料，特殊結(jié)構(gòu)的焊接中。如；航天工業(yè)、電子工業(yè)、

核工業(yè)等。鈷合：鐵

合

:{鉬

合

3鎳

合

;

鈮合鉭合鈦合鎢

合L4AmL3

)

應(yīng)

用職好求據(jù)樂要好積水那甲帶聯(lián)形腦照理現(xiàn)水本出成好好器擴(kuò)散焊可焊材料金先金

用

金

臬

金

智

金

用

令

中

色

旨

金

另鋁

合鈹

合細(xì)合調(diào)·

州

州1a

,da鋁金鈹

金

淵

金

站沒

有

中

間

層有

中

間

層陶

瓷色…<0!,BB

壓焊

1.冷壓焊的原理冷壓焊是在室溫條件下，

借助壓力使待

焊金屬產(chǎn)生塑性變形而實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接的方法。

實(shí)質(zhì)上通過塑性變形擠出連接部位的氧化膜

等雜物，使純潔金屬緊密接觸達(dá)到晶間結(jié)合的過程。常用冷壓焊方法有搭接和對(duì)接兩種。s

-S

s

頂鍛方向冷壓搭接焊(冷壓點(diǎn)焊)冷壓對(duì)焊2.冷壓焊的特點(diǎn)及應(yīng)用1

)

特

點(diǎn)(1)焊接過程中可行的變形速度既不會(huì)引起接頭的

升溫，也不存在界面原子的擴(kuò)散。因此，不會(huì)產(chǎn)生軟化區(qū)、熱影響區(qū)和脆性金屬中間相。(2

)結(jié)合面均呈現(xiàn)復(fù)雜的峰谷和犬牙交錯(cuò)的空間形象，使接觸面大，其接頭強(qiáng)度不低于母材。(3

)

壓力是唯一的外加能量。單位壓力通常要比被焊材料的σs(屈服強(qiáng)度)大許多倍。F=PS

F—焊接壓力

(N)P—

單位壓力

(Mpa)S—焊件的橫截面積

(mm2)(

4

)

由

于不需加熱，不需填料，設(shè)備簡單。(

5)易于操作和自動(dòng)化，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，成本低。2)應(yīng)用(1)搭接焊可焊厚度為0.01～20

mm的箔材、帶材、板材等。常用于導(dǎo)線或母線的連接。(

2)對(duì)接焊可焊斷面為0.5