吉林大学IWE课件其他焊接工艺课件

其它焊接工艺

V

IWE-3/1.15吉林大学焊接枝术培训基地

一、超声波焊接

超声波焊接是利用超声波频

率(

超

过

1

6KHz)

的机械振动能量，在工件表面产生塑性变形

并在压力下破坏表面层，实现焊接的方法。它由震动剪切力、静压力、焊区温升三个因素所决定。1)工作原理既不向工件输送电流，

也不向工件引入高温热源只是在静压力及弹性振动能的

共同作用下，将机械动能转

变成工件间摩擦功形变能和随之而产生的温升，从而使工件在固态下实现连接。弹性振动能量的大小取

决于引入工件的振幅大小。1一发生器2—换能器

3—聚能器4—耦合杆

5—上声极

6一工件

7—下声极

A—振

幅分布

[—发生器馈电超声波焊原理图1.超声波焊接原理及分类换能器：将电磁能转换成同频率的弹性机械振动能。磁致伸缩式——半永久性器件，工作稳定可靠

，

但换能效率只有20—40%。压电式——效率高，可达80～90%。但比较脆弱。聚能器：放大振幅。振幅分布与锥面形状及其放大系数

有关。2)分类按声波的高频振荡能量传播方向可分两种基本类型。●垂直于焊件表面

(超声波塑料焊接)●切向传递到焊接表面

(超声波金属焊接)(1)垂直于焊件表面超声波振动的方向与焊接表面相反，在塑性状

态实现焊接。焊接接头为搭接、对接、角接等。声波电极k.振动方向比

如

PVC

(聚氯乙烯)1官底座超声波塑料焊接超声波焊接接头形式一

加压1)振荡器(固定频率)2)离合器3)震动波节中排列的固定4)声波电极—马松喷嘴(超声波钻削)用于提高振幅5)工件6)底座7)施加压力8)振动方向(2)切向传递到焊接表面金属超声波焊可分为点焊、环焊、缝焊。①

超声波点焊超声波点焊示意图振幅声波电极的端部是

圆盘状，振动器装在可

转角的波节K1

上，力作

用在振动波节K2

上。焊接速度为0.4~10mm/min。声波电极通过

正切位置的声波

供应器被激发实

现扭转振动。③

超声波环焊②超声波缝焊2.超声波焊的特点及应用1)优点(1)可适用于多种组合材料的焊接。(2)不会对半导体等材料引起高温污染及损伤。

(3)

易焊接高热导率及高电导率的材料。如金、

银、铜、铝等。(4)耗用功率小。仅为电阻点焊的5%左右，焊件变形小于3～5%,焊点强度及强度稳

定性平均提高约15～20%。(5)

对工件表面的清洁度要求不高。厚度及硬度的提高呈指数剧增

，因而

只限于丝、箔、片等薄

件的焊接。

大多数情况下只适用于搭接接头。3)应用超声波焊广泛用于微电子器件及精加工技术，最成功的应用是集成电路元件的

互连。在电子航天电器包装塑料等工业都

广泛应用。金属超声波焊接需用功率随工件2)缺点

二、爆炸焊

1.爆炸焊原理及方法爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造成

焊接的迅速碰撞，在接触面上造成塑性变形而

实现连接的一种焊接方法。主要方法可分为平行法和角度法。1.放炸药的板(复合板)2.基板3.基础4.缓冲层5.炸药b平行法角度法角度法Ca2.爆炸焊的特点及应用1)特点(1)将任意相同或不相同的金属材料迅速，牢固地焊接起来。(2)工艺简单，易掌握。(3)不需要大型设备和大量投资。(4)不仅能焊点焊、线焊还可以焊面焊。

(5)比较经济。2

)

应

用(1)可焊接物理和化学性质相差悬殊的金属材料。

(2)可以生产复合材料。(3)可用复合材料加工成各种不同金属的过渡接头。板—板爆炸焊基板与复合板厚度比(1:1～10:1)炸药g

复板

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

加厚盖板第一次爆炸

焊接盖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对接爆炸焊

斜接爆炸焊碳

钢2

低合金钢合

金

钢不

锈

钢5银铝

合

金7金钴

合

金铜

合

金10镁1钼12铌13镍14铅15铂16钽17钛18钨19锆202121Stellite6B●●20Hastelloy●●●19锆00oQ00O0018钨Qo17钛O0OO●OO●00OO16

钽Go●OO●O0015

铂14

铅00013工本O0QQ0●O12

铌O0Q0Q011

钼Q0010毕十天●●●9

铜合金00OOO0OO8

钴合金7

金●●06

铝合金O0QO●5

银●4

不锈钢00O03

合金钢00O2低合金钢o01

碳钢O3.爆炸焊可焊材料注：

●国外已经试验成功的组合，o我国已经试验成功的组合，○国内外均已试验成功的组合489631三、扩散焊扩散焊是在一定温度和压力下使待焊表面相互接触，

通过微观塑性变形或通过待焊面产生的微量液相而扩大待

焊面的物理接触，然后经较长时间的原子相互扩散来实现

冶金结合的一种焊接方法。在金属不熔化的情况下两

工件之间接触距离达到(1～5)

×10-8

CM以内时，金属原子间

的引力才开始起作用。一般金

属通过精密加工后，其表面轮

廓算术平均偏差为(0

.8～1.6)

×10-4

CM。在零压力作用下接

触时，实际接触面只占全部表

面积的百万分之一。在施加正

常扩散压力时，实际接触面仅

占全部表面积的1%左右。1.扩散焊原理金属真实表面示意图变形和交界面的形成。在温

度和压力的作用下，微观凸起部

位首先接触和变形，在变形中表

面吸附层被挤开，氧化膜被挤碎

,凸点产生塑性变形，开始形成

金属键连接。第二阶段晶界迁移和微孔的消除。原子扩散和再结晶的作用，开始形

成焊缝。第三阶段体积扩散，微孔和界面消失。

原子扩散向纵深发展，在界面处

达到冶金连接。1)扩散焊过程的三个阶段第一阶段c)

第二阶队，品界迁移和微五流除d)d)第三阶段：体积扩数，微孔消隙固相扩散焊a)a)凹凸不平的初始接触液相扩散焊b)

郎一阶段：变形和交界面的形成2)影响扩散过程和程度的主要工艺因素(1)

温度：影响扩散焊进程的主要因素是原子的扩散，

影响原子扩散的主要因素是浓度梯队和温度。扩散焊温度一般高于1/2金属熔化温度。0.6~0.8Tm(Tm

母材熔点)。(2)

压力：主要影响扩散焊第二阶段。压力过低表面层塑性变形不足。0.5~50Mpa。(3)

时间：扩散焊需要较长的时间。时间过短，会导致焊缝中残留有许多孔洞，影响接头性能。由真空室、加热器、加压系统、真空系统、温度测控系统及电源等组成。1一真空室2—被焊零件3—高频加热线圈4一真空抽气系统

5一高频电源

6—加压系统2.设

备1)真空扩散焊设备1一下金属平台

2—上金属平台3

一

炉

亮

4

一

导筒

5

一立柱

6

一

油缸

7

一

上模具8一

下

模

具日—气管

10—活动炉底3)热等静压扩散焊设备2)超塑成型扩散焊设备3.扩散焊应用及特点1)优点：(1)接头质量好，焊后无需机加工。(2)焊件变形量小(低压力，工件整体加热，随炉冷却)。(3)一次可焊多个接头。(4)可焊一些其它方法无法焊接的材料。2)缺点：(1)设备投资大。(2)焊接时间长，表面准备耗力大，生产率低。(3)对焊缝的焊合质量尚无可靠的无损检测手段。应用在一些特种材料，特殊结构的焊接中。如；航天工业、电子工业、

核工业等。钴合：铁

合

:{钼

合

3镍

合

;

铌合钽合钛合钨

合L4AmL3

)

应

用职好求据乐要好积水那甲带联形脑照理现水本出成好好器扩散焊可焊材料金先金

用

金

臬

金

智

金

用

令

中

色

旨

金

另铝

合铍

合细合调·

州

州1a

,da铝金铍

金

渊

金

站没

有

中

间

层有

中

间

层陶

瓷色…<0!,BB

压焊

1.冷压焊的原理冷压焊是在室温条件下，

借助压力使待

焊金属产生塑性变形而实现固态焊接的方法。

实质上通过塑性变形挤出连接部位的氧化膜

等杂物，使纯洁金属紧密接触达到晶间结合的过程。常用冷压焊方法有搭接和对接两种。s

-S

s

顶锻方向冷压搭接焊(冷压点焊)冷压对焊2.冷压焊的特点及应用1

)

特

点(1)焊接过程中可行的变形速度既不会引起接头的

升温，也不存在界面原子的扩散。因此，不会产生软化区、热影响区和脆性金属中间相。(2

)结合面均呈现复杂的峰谷和犬牙交错的空间形象，使接触面大，其接头强度不低于母材。(3

)

压力是唯一的外加能量。单位压力通常要比被焊材料的σs(屈服强度)大许多倍。F=PS

F—焊接压力

(N)P—

单位压力

(Mpa)S—焊件的横截面积

(mm²)(

4

)

由

于不需加热，不需填料，设备简单。(

5)易于操作和自动化，焊接质量稳定，生产率高，成本低。2)应用(1)搭接焊可焊厚度为0.01～20

mm的箔材、带材、板材等。常用于导线或母线的连接。(

2)对接焊可焊断面为0.5