在焊接過程中,超聲波焊機(jī)熱值低，無氧化 ,各種材料在焊接后都能保持其原有的性能 ，因此得到了廣泛的應(yīng)用 。然而 ,由于行業(yè)起步較晚,很多用戶對此知之甚少 ,以下結(jié)合本人在超聲波焊機(jī)維修過程中遇到的一些問題 ,談?wù)勔恍﹤€人體會。
超聲波焊接的基本原理
將高頻振動能量應(yīng)用于焊接對象的表面,使堆焊和壓合的物體能夠在較短的時間內(nèi)以摩擦和熱的形式結(jié)合在一起 ,這是超聲波焊接的基本工作原理.
在實際焊接過程中 ， 首先將電能轉(zhuǎn)化為高頻機(jī)械振動 ， 然后通過聲學(xué)調(diào)諧的角度傳遞到焊接頭(如圖1所示的傳輸路線圖)。 在壓力作用下,焊接材料的超聲波組合在2000 Hz以上.在壓力作用下, 高頻振動分散到薄板表面, 形成完全可控的點焊。 當(dāng)原子結(jié)合在要焊接的兩個物體的表面上時， 從冶金的角度來看,焊接就完成了(如圖2所示).
影響超聲波焊機(jī)日常維護(hù)的幾個因素
1.參數(shù)調(diào)整和焊接穩(wěn)定性對日常維護(hù)的影響.
超聲波焊機(jī)的主要焊接參數(shù)包括頻率 、能量 、時間和幅值.雖然不同廠家生產(chǎn)的不同焊機(jī)的原理是相似的, 但具體的調(diào)整方法卻不盡相同. 例如 ，美國某公司生產(chǎn)的焊機(jī)通過調(diào)幅對焊接的影響最大, 而國內(nèi)廠家生產(chǎn)的焊機(jī)通過調(diào)節(jié)能量對焊接過程的影響最為直接.
以焊接鋰電池電極為例 ,由于鋰電池的規(guī)格和型號繁多 ,所使用的電極材料也不同 . 用同一焊機(jī)連續(xù)焊接同一型號的鋰電池是不現(xiàn)實的. 因此， 超聲波焊機(jī)是否方便的調(diào)整參數(shù) ， 保證焊接的穩(wěn)定性 ,可以說是衡量焊機(jī)是否容易使用的首要因素 .
在使用超聲波焊機(jī)時， 調(diào)整焊接參數(shù)的難度將直接影響設(shè)備的利用率 ，焊接穩(wěn)定性的好壞將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量. 在實際焊接過程中 ,會影響焊接穩(wěn)定性的因素很多 ,很多因素往往同時起作用 。 理論上, 如果一臺焊機(jī)只焊接相同的電池品種 ,其焊接穩(wěn)定性最容易保證. 為了盡可能保證焊機(jī)的焊接穩(wěn)定性 ,從生產(chǎn)管理的角度出發(fā), 盡可能減少焊機(jī)的切換次數(shù). 更重要的是 ， 應(yīng)從超聲波焊接機(jī)的設(shè)計和生產(chǎn)中進(jìn)行一些改進(jìn)和控制 ，如換能器和加速器等關(guān)鍵部件的材料選擇是否能適應(yīng)更寬的頻譜傳輸范圍, 某些部件的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸是否符合聲傳遞原理 ，是否能更好地適應(yīng)高頻電磁波的傳輸和不同波長的機(jī)械振動， 換能器和加速器系統(tǒng)的匹配是否良好 ， 也會對焊機(jī)的焊接穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響 .
2.主要部件的選擇對日常維護(hù)的影響.
焊接頭和焊接座是超聲波焊機(jī)的主要部件.它們的選材，熱處理和制造工藝對焊接性能有著非常直接的影響.
首先 ， 焊頭和焊座材料的選擇對焊接性能有非常直接的影響. 一般情況下 ，焊頭和焊座使用的材料是高速工具鋼, 但也有一些使用其他材料 ， 如結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼. 相比之下， 高速工具鋼加工難度大 ,成本高 ，但適用于高速鋼傳動的高頻機(jī)械振動波長范圍寬 ,易于保證焊接穩(wěn)定性 。 然而, 焊頭和焊接底座是由結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼制成的,因為適合傳輸?shù)母哳l機(jī)械振動的波長范圍較窄 ，加工精度較高 . 如果無法有效保證加工精度 ,一方面容易造成焊接參數(shù)調(diào)整的困難 ， 直接影響焊接穩(wěn)定性 。 另一方面 ,由于對換能器 ， 加速器等關(guān)鍵部件的匹配要求高 ，互換性差,一旦損壞, 不易及時更換,從而降低了設(shè)備的利用率 .
其次 ,焊接頭和焊接底座的網(wǎng)格形狀，焊接面與安裝表面的平行度公差對焊接性能也有很大的影響.為了保證焊接的穩(wěn)定性和可靠性 ， 必須保證網(wǎng)格型面與其它安裝面的平行度公差或垂直度公差在0.03mm以內(nèi), 每次調(diào)整或更換焊接頭和焊接座時 ,必須調(diào)整焊接封頭與焊接基工作面的平行度公差 .
焊接頭和閥座網(wǎng)格的合理使用也直接影響到焊接質(zhì)量 .為了保證焊接質(zhì)量 ， 與矩形縱斷面相比 ， 圖4所示的梯形剖面(圖3)和矩形截面()可用于提高柵格圖的焊接性能 .
在不同的焊接介質(zhì)中, 模式的細(xì)度和模式的深度應(yīng)該是不同的 . 在正常情況下 ，紋樣深度不應(yīng)超過0.2mm。 一般情況下, 0.1mm的深度應(yīng)該在0.2mm左右 .具體情況可以根據(jù)不同的焊接介質(zhì)來確定.
焊接鋁箔和鋁板,鋁箔側(cè)面應(yīng)采用很細(xì)的圖案 ， 圖案深度不超過0.05mm
焊接鋁板和鋁網(wǎng) ，兩側(cè)的網(wǎng)眼深度和間距適中 。
焊接鎳片和銅網(wǎng), 可以適當(dāng)加深網(wǎng)眼深度 ,并放寬網(wǎng)格間距 .
焊接頭和閥座加工后 ,還必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?， 以提高表面硬度和耐磨性, 從而延長使用壽命.一般來說,焊接頭和閥座的表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC 55 ，但內(nèi)部韌性仍可保持。
3.焊接介質(zhì)對焊接性能的影響
焊接介質(zhì)的選擇對焊接性能也有很大的影響,如果焊接參數(shù)選擇不當(dāng) ， 也會給焊機(jī)的維修帶來麻煩。 一般情況下 ,焊接過程中較軟的介質(zhì)應(yīng)與焊接頭直接接觸. 例如 ， 在焊接鎳板和鋁板時 ， 應(yīng)將鎳片放置在鋁板的上部 ，以避免焊接后鋁片粘在焊接頭上.
由于鋁材料柔軟,熔點低， 焊接所需能量也較少。 在其它參數(shù)不變的情況下 ,銅網(wǎng)和鎳片焊接所需的能量至少是焊接鋁網(wǎng)和鋁板的兩倍.然而 ，由于受被焊對象表面是否干凈的影響， 即使焊接品種相同, 各參數(shù)的調(diào)整也不完全相同.
