?異種金屬焊接存在的問題

異種金屬的焊接在我們超聲波行業(yè)經(jīng)常會遇到三種材質(zhì)銅、鋁、鎳之間相互進(jìn)行焊接，且超聲波焊接后導(dǎo)電性以及強(qiáng)度性能良好。

異種金屬焊接所存在的一些固有問題阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構(gòu)成和性能，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結(jié)晶特點(diǎn)不同，又易形成性能不好的、成分變化的過渡層。

另外，由于處在高溫的時(shí)間長，這一區(qū)域的擴(kuò)散層會擴(kuò)大，會進(jìn)一步使金屬的不均勻性增加。而且異種金屬焊接時(shí)或焊后經(jīng)熱處理或經(jīng)高溫運(yùn)行后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)低合金一側(cè)的碳通過焊縫邊界向高合金焊縫中“遷移”的現(xiàn)象，分別在熔合線兩側(cè)形成脫碳層和增碳層，在低合金一側(cè)母材形成脫碳層，在高合金焊縫一側(cè)形成增碳層。按以上步驟操作就不會出現(xiàn)剛剛焊接時(shí)還好好的，怎么一更換超聲波焊接機(jī)模具就焊接不好的現(xiàn)象了，如后期有焊接上的疑問，請直接與我們聯(lián)系，我們一定盡我們所能為您解決問題的。

防礙和阻止異種金屬結(jié)構(gòu)的使用和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.在室溫下，異種金屬焊接接頭區(qū)的機(jī)械性能（如拉伸、沖擊、彎曲等）一般優(yōu)于被焊母材的性能，但高溫下或高溫長期運(yùn)行后，接頭區(qū)的性能劣于母材。

2.在奧氏體焊縫與珠光體母材之間存在一個(gè)馬氏體過渡區(qū)，該區(qū)韌性較低，是一個(gè)高硬度脆性層，也是導(dǎo)致構(gòu)件失效破壞的薄弱區(qū)，它會降低焊接結(jié)構(gòu)的使用可靠性。

3.焊后熱處理或高溫運(yùn)行過程中碳遷移會導(dǎo)致在熔合線兩側(cè)分別形成增碳層和脫碳層。一般認(rèn)為脫碳層由于碳的減少而導(dǎo)致該區(qū)域組織、性能發(fā)生較大變化（一般是劣化），從而使得該區(qū)域容易在服役過程中發(fā)生早期失效。很多服役中的高溫管線或者試驗(yàn)中的高溫管線的失效部位都集中在脫碳層。4、大功率超聲波焊接機(jī)焊接時(shí)塑料不一定會融化，要具體調(diào)節(jié)參數(shù)。

4.失效與時(shí)間、溫度和交變應(yīng)力等條件有關(guān)。

5.焊后熱處理不能消除接頭區(qū)的殘余應(yīng)力分布。

6.化學(xué)成分的不均勻性。

異種金屬焊接的時(shí)候，由于焊縫兩側(cè)的金屬和焊縫的合金成分有著明顯的差別，焊接過程中，母材和焊材都會熔化并相互混合，混合的均勻程度隨著焊接工藝的改變而改變，而且焊接接頭不同的位置，混合均勻程度也有很大差異，這就造成了焊接接頭化學(xué)成分的不均勻性。異種金屬的焊接在我們超聲波行業(yè)經(jīng)常會遇到三種材質(zhì)銅、鋁、鎳之間相互進(jìn)行焊接，且超聲波焊接后導(dǎo)電性以及強(qiáng)度性能良好。

7.金相組織的不均勻性。

由于焊接接頭化學(xué)成分的不連續(xù)，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)不同的組織，往往在某些區(qū)域出現(xiàn)極其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。

8.性能的不連續(xù)性。

焊接接頭的化學(xué)成分和金相組織的差異，帶來了焊接接頭力學(xué)性能的不同。沿焊接接頭的各個(gè)區(qū)域強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、持久性能都有很大差別。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，異種金屬焊接接頭在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。由于焊接接頭化學(xué)成分的不連續(xù)，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)不同的組織，往往在某些區(qū)域出現(xiàn)極其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。

當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。

2、超聲波金屬焊接機(jī)

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過15KHz ）的機(jī)械振動能量，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?，只是在靜壓力之下，將線框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．

超聲波的概念

超聲波是指頻率大于20000Hz以上的聲波，超聲波是聲波大家族中的一員，其超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），故而得名超聲波。超聲波的方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，可用于測距、檢測、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。本文所介紹的超聲波焊接就是超聲波在塑膠焊接領(lǐng)域的一個(gè)典型應(yīng)用。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，異種金屬焊接接頭在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。

塑料的超聲波焊接性能

塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料可塑但不可逆。次加熱時(shí)可熔化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化變硬而形成固體；它取代了溶劑粘膠機(jī)械堅(jiān)固及其它的粘接工藝，是一種成熟的裝配技術(shù)。但這種變化時(shí)不可逆的，當(dāng)重新受熱加壓時(shí)，熱固性塑料不能再次熔化。因此，超聲波焊接不能焊接熱固性塑料。熱塑性塑料可塑又可逆；當(dāng)加熱形成固體后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅經(jīng)歷形態(tài)的變化，是可逆的；重新加熱和加壓時(shí)，能夠重新熔化并再次形成固體。超聲波焊接能夠焊接大部分的熱塑性塑料。

熱塑性塑料又分為無定形塑料和半結(jié)晶塑料，由于二者的分子結(jié)構(gòu)和排布不同，二者的超聲波焊接性能又有所差別。

無定形塑料的分子結(jié)構(gòu)呈隨機(jī)分布，沒有一個(gè)明確的熔點(diǎn)Tm，其在一個(gè)很廣泛的溫度范圍內(nèi)逐步軟化、熔化和流動；電動汽車需求的迅速上升，使得動力鋰離子電池需求量大幅上升，使之成為帶動鋰離子電池行業(yè)增長的主力。而不是一旦加熱到某個(gè)溫度就立即從固體熔化，然后又立即固化。無定形塑料這種特性非常易于傳導(dǎo)超聲波振動能力，能夠在較大的壓力和振幅范圍內(nèi)進(jìn)行超聲波焊接。

半結(jié)晶塑料的分子結(jié)構(gòu)在局部呈規(guī)律性分布，有一個(gè)明確的熔點(diǎn)Tm，在溫度達(dá)到熔點(diǎn)之前，半結(jié)晶塑料始終保持著固態(tài)；當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)后，整個(gè)分子鏈立刻開始運(yùn)動，并立即固化。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過程區(qū)別如圖所示。

半結(jié)晶塑料呈規(guī)律性分布的分子結(jié)構(gòu)類似于彈簧，非常容易吸收高頻的超聲波振動能量，使得能量很難從焊頭傳導(dǎo)到焊接界面，必須有足夠大的超聲波能量才能使得半結(jié)晶塑料熔化。因此，相對于無定形塑料，半結(jié)晶塑料比較難焊接。為了使得半結(jié)晶塑料獲得較高的焊接質(zhì)量，往往需要考慮更多的因素，例如，較高的振幅、合適的焊接界面設(shè)計(jì)、焊頭的接觸、焊接的距離以及焊接夾具等。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的超聲波焊接難易程度如表2所示。對不同類型的塑料焊接時(shí)，兩塑料之間溫度有差異的影響，對加熱板的制造和加工增加了一定的難度，也會出現(xiàn)強(qiáng)度不足的現(xiàn)象。