超聲波點焊 點焊是應用最廣的一種焊接形式,根據(jù)振動能量的傳遞方式,可以分為單側(cè)式、平行兩側(cè)式和垂直兩側(cè)式。振動系統(tǒng)根據(jù)上聲極的振動方向也可以分為縱向振動系統(tǒng)、彎曲振動系統(tǒng)以及介于兩者之間的輕型彎曲振動系統(tǒng)。功率500W以下的小功率焊機多采用輕型結(jié)構(gòu)的縱向振動;千瓦以上的大功率焊機多采用重型結(jié)構(gòu)的彎曲振動系統(tǒng);而輕型彎曲振動系統(tǒng)適用于中小功率焊機,它兼有上述兩種振動系統(tǒng)的優(yōu)點。
超聲波環(huán)焊 環(huán)焊方法如圖5所示,主要用于一次成形的封閉形焊縫,能量傳遞采用的是扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)。焊接時,耦合桿4帶動上聲極5作扭轉(zhuǎn)振動,振幅相對于聲極軸線呈對稱分布,軸心區(qū)振幅為零,邊緣位置振幅最大。該類焊接方法最適合于微電子器件的封裝工藝,有時環(huán)焊也用于對氣密性要求特別高的直線焊縫的場合,用來代替縫焊。由于環(huán)焊的一次焊縫的面積較大,需要有較大的功率輸入,因此常常采用多個換能器的反向同步驅(qū)動方式。
超聲波縫焊 與電阻焊中的縫焊類似,超聲波縫焊實質(zhì)上是由局部相互重疊的焊點形成一條連續(xù)焊縫??p焊機的振動系統(tǒng)按其滾輪振動狀態(tài)可分為縱向振動、彎曲振動以及扭轉(zhuǎn)振動三種形式(圖6)。其中最常見的是縱向振動形式,只是滾輪的尺寸受到驅(qū)動功率的限制??p焊可以獲得密封的連續(xù)焊縫,通常焊件被夾持在上下滾輪之間,在特殊情況下可采用平板式下聲極。
超聲波線焊 它是點焊方法的一種延伸,利用線狀上聲極,在一個焊接循環(huán)內(nèi)形成一條狹窄的直線狀焊縫,聲極長度就是焊縫的長度,現(xiàn)在可以達到150mm,這種方法最適用于金屬薄箔的封口。
雙超聲波振動系統(tǒng)的點焊:上下兩個振動系統(tǒng)的頻率分別為27kHz和20kHz(或15kHz),上下振動系統(tǒng)的振動方向相互垂直,焊接時二者作直交振動。當上下振動系統(tǒng)的電源各為3kW時,可焊鋁件的厚度達10mm,焊點強度達到材料本身的強度。雙超聲波振動系統(tǒng)多用于集成電路和晶體管細導線的焊接,雖然焊接方法與點焊基本相同,但焊接設(shè)備復雜,要求設(shè)備的控制精度高,以便實現(xiàn)焊點的高質(zhì)量和高可靠性焊接。
超聲波對焊 超聲波對焊主要用于金屬的對接,是近年來開發(fā)的一種新方法。焊接設(shè)備由上、下振動系統(tǒng)、提供接觸壓力的液壓源和焊件夾持裝置等部分組成。左邊焊件的一端由夾具固定,另一端夾在上、下振動系統(tǒng)之間作超聲振動;右焊件端面與左端面對接,并由夾具夾緊,接觸壓力加在右側(cè)焊件上。焊接時,在超聲振動的作用下即可把兩個焊件在端面焊接在一起。應注意,焊接裝置的上、下振動系統(tǒng)的振動相位必須相反,上振動系統(tǒng)可以是無源的。采用頻率為27kHz的該類焊接裝置可以焊接6~10mm厚的鋁板、6mm厚的銅板和鋁板的焊接。目前可以實現(xiàn)6mm厚、100~400mm寬鋁板的對接。
進和超聲波焊接的分類按照超聲波彈性振動能量傳入焊件的方向,超聲波焊接的基本類型可以分為兩類:一類是振動能量由切向傳遞到焊件表面而使焊接界面產(chǎn)生相對摩擦,這種方法適用于金屬材料的焊接;另一類是振動能量由垂直于焊件表面的方向傳入焊件,主要是用于塑料的焊接。常見的金屬超聲波焊接可分為點焊、環(huán)焊、縫焊及線焊;近年來,雙振動系統(tǒng)的焊接和超聲波對焊也有一定的應用。
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