超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩矗皇窃陟o壓力之下，將框框振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鏖g的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的一種固態(tài)焊接。

它有效地克服了電阻焊接時(shí)所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象，超聲金屬焊機(jī)能對(duì)銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短條狀焊接?？蓮V泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。

超聲波金屬焊接利用高頻振動(dòng)波傳遞到需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。

超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)在于快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、無(wú)火花、接近冷態(tài)加工；缺點(diǎn)是所焊接金屬件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊點(diǎn)位不能太大、需要加壓。

焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)

焊接是通過(guò)加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。

金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。

熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。

在熔焊過(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，機(jī)器人自動(dòng)化焊接，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。

為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用亞、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，激光焊接自動(dòng)化，冷卻后獲得焊縫。

近50年來(lái)，我一直在開(kāi)發(fā)焊接工藝、解決焊接工藝問(wèn)題并教各種形式的焊接。我曾與世界各地的數(shù)百家公司合作，有初創(chuàng)公司，也有大公司，我可以肯定地說(shuō)，現(xiàn)在缺乏焊接知識(shí)的情況比以往任何時(shí)候都更為普遍。

通常人們都認(rèn)為，看起來(lái)漂亮的焊接一定是好的焊接。其實(shí)不然，特別是在使用電烙鐵來(lái)焊接時(shí)。在烙鐵的高溫下，焊料會(huì)粘在氧化物上面，使焊接看起來(lái)很好，蚌埠焊接自動(dòng)化，實(shí)則暗藏隱患（請(qǐng)參閱我的文檔《熱感應(yīng)焊接的冶金學(xué)》）。在振動(dòng)或加熱的情況下，如果焊點(diǎn)本身被損壞，機(jī)器人焊接自動(dòng)化，則會(huì)影響可靠性，更嚴(yán)重的后果是元器件（尤其是IC）內(nèi)部的性能下降。將焊料粘到氧化表面時(shí)，如果在高溫下焊接的時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)使IC內(nèi)部的引線鍵合強(qiáng)度退化，就像使用了幾十年一樣。這種現(xiàn)象被稱為“紫疫”（單擊此處查看有關(guān)該現(xiàn)象的一些討論）。這種損壞是看不見(jiàn)的，因此如果設(shè)備過(guò)早出現(xiàn)故障時(shí)，每個(gè)人都會(huì)責(zé)備元器件制造商，究其根本原因卻是焊接不當(dāng)。

今天的手工焊接工藝是從真空管時(shí)代發(fā)展起來(lái)的，用于將電線連到插口。這些材料不會(huì)因過(guò)熱而損壞，其主要挑戰(zhàn)是如何使用電熱轉(zhuǎn)換效率不高的電烙鐵，讓大金屬體獲得足夠的熱量。此時(shí)要特別注意，在焊接過(guò)程中，要使零件溫度夠高、時(shí)間夠長(zhǎng)，使焊料可以充分流動(dòng)而不會(huì)凝固。

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