?異種金屬焊接存在的問(wèn)題

異種金屬的焊接在我們超聲波行業(yè)經(jīng)常會(huì)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(wèn)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(guò)渡層。

另外，由于處在高溫的時(shí)間長(zhǎng)，這一區(qū)域的擴(kuò)散層會(huì)擴(kuò)大，會(huì)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(guò)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。非常溫條件下工作時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)的保證低溫或高溫力學(xué)性能的焊條。

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(zhǎng)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(guò)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(huì)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(guò)程中碳遷移會(huì)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(guò)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。超聲波金屬焊接機(jī)原理超聲波金屬焊接是利用額每秒鐘數(shù)萬(wàn)次的高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)需焊接的金屬工件表面，再施以一定的壓力，使金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，達(dá)到焊接的目的。

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(guò)程中，母材和焊材都會(huì)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。音波熔接藉由超音波振動(dòng)將電子能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再靠焊頭(HORN)將能量傳達(dá)至塑料工件接觸面，使分子與分子間產(chǎn)生激烈摩擦，促使產(chǎn)品瞬間熔化并結(jié)合為一體，加工時(shí)速快、干凈、美觀、經(jīng)濟(jì)。

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(lái)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(lái)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(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。根據(jù)等強(qiáng)度的觀點(diǎn)，選擇滿足母材力學(xué)性能的焊條，或結(jié)合母材的可焊性，改用非等強(qiáng)度而焊接性好的焊條，但考慮焊縫的結(jié)構(gòu)形式，以滿足等強(qiáng)度、等剛度要求。

超聲波焊接是通過(guò)超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40 KHz 電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過(guò)換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過(guò)一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過(guò)摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將需要焊接的部件區(qū)域熔化。超聲波不僅可以被用來(lái)焊接金屬、硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜等。本片文章主要介紹金屬和塑料焊接兩種。臺(tái)州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實(shí)體公司。超聲波線就是超聲波導(dǎo)熔超點(diǎn)定位裝置，通常以接觸線（或接觸點(diǎn)）形式出現(xiàn)在塑料模具上。

影響塑料超聲波焊接性能的其它因素

潤(rùn)滑劑

潤(rùn)滑劑例如蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、硬脂酸和脂肪酸等被加入到塑料中用于提高流動(dòng)性和增加注塑性能。但是，在超聲波焊接時(shí)，潤(rùn)滑劑會(huì)減小焊接界面的摩擦系數(shù)，從而影響塑料的超聲波焊接性能。

填充劑

為了提高塑料的機(jī)械性能，塑料中會(huì)加入填充劑，常用的填充劑如玻璃纖維、碳纖維、滑石粉以及碳酸鈣等。玻璃纖維添加到塑料中用于提高塑料的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。普通的礦物質(zhì)填充劑，如玻璃纖維和滑石粉，會(huì)提高塑料傳導(dǎo)振動(dòng)的能力，提高塑料的超聲波的焊接性能，特別是對(duì)于半結(jié)晶塑料。一般來(lái)說(shuō)，10%~20%的玻璃纖維會(huì)顯著提高塑料的超聲波焊接性能。但是，當(dāng)比例過(guò)大會(huì)帶來(lái)其它問(wèn)題。例如，填充劑的比例為30%，但在局部的焊接界面，真實(shí)的比例可能已經(jīng)超過(guò)30%，使得在焊接界面沒有足夠的塑料熔化而獲得理想的焊接質(zhì)量。當(dāng)填充劑比例超過(guò)40%時(shí)，很有可能在焊接界面不可焊接的材料比可焊接的材料還多，這就意味著超聲波焊接性能會(huì)變得很差。3：焊接材料的認(rèn)識(shí)誤區(qū)：由于社會(huì)各種材料很多，也很復(fù)雜，尤其是不斷創(chuàng)造出的新型材料。

回料

由于塑料的可回收性和降低零件材料成本，在塑料中常常會(huì)加入回料。超聲波焊接允許在塑料中加入回料，因?yàn)榛亓媳旧硎峭环N塑料。但是，回料的比例不能過(guò)大，而且回料不能是已經(jīng)降解的、或者被污染的，否則會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題。為了保證焊接的質(zhì)量，建議回料的比例越少越好。原因就是蝙蝠能發(fā)出2～10萬(wàn)赫茲的超聲波，這好比是一座活動(dòng)的“雷達(dá)站”。

色素

色素對(duì)塑料的超聲波焊接性能影響較小，除非色素的比例過(guò)高。相比其它顏色，白色和黑色通常需要添加更多的色素，有可能帶來(lái)一些焊接問(wèn)題。同一種塑料的不同顏色可能需要不同的焊接參數(shù)，可以通過(guò)調(diào)機(jī)來(lái)獲得。

塑料等級(jí)

塑料等級(jí)對(duì)塑料的超聲波焊接性能具有很大的影響。同一種塑料的不同等級(jí)可能會(huì)有不同的熔點(diǎn)和不同的流動(dòng)特性。

超聲波常見的問(wèn)題

3，超聲波選擇誤區(qū)

使用多大輸出功率，振蕩頻率，振幅范圍，要根據(jù)工件的材料，焊線面積，工件內(nèi)是否有電子元器件，是否要?dú)饷艿纫蛩貋?lái)考慮。誤認(rèn)為功率越大越好。這也是一個(gè)誤解。如果對(duì)超聲波不是很了解。需要請(qǐng)教正規(guī)的超聲波生產(chǎn)廠工程技術(shù)人員。有條件的話需要到廠家現(xiàn)場(chǎng)溝通，不要盲目聽從一些非正規(guī)超聲銷售人員的誤導(dǎo)。目前生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的公司特別復(fù)雜，其中大部分為家庭式作坊，對(duì)電路進(jìn)行生搬硬套，對(duì)工作原理似懂非懂。出的設(shè)備有一下致命缺陷。其一是購(gòu)買的原材料品質(zhì)無(wú)法保證，其二生產(chǎn)工藝的核心技術(shù)沒有掌握。設(shè)備在中功率和大功率工作中經(jīng)常表現(xiàn)不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率低。有時(shí)設(shè)備損壞。如換能器功率變壓器，所使用的磁性材料參數(shù)無(wú)法測(cè)量，磁飽和磁通密度（Bs），磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bm），有效磁導(dǎo)率（Ue），剩余磁通密度（Br），矯頑力（A/M）等，繞制工藝相當(dāng)復(fù)雜，這些家庭式作坊是無(wú)法做到的。所以購(gòu)買超聲波，需要先了解一下公司情況，不要盲目聽從銷售員吹捧，也不要只要價(jià)格。臺(tái)州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實(shí)體公司。只有這樣才能日后減少不必要的麻煩。

4，超聲波輸出功率誤區(qū)

超聲波輸出功率大小，同壓電陶瓷片的直徑和厚度，材質(zhì)，設(shè)計(jì)工藝決定，換能器定型，功率也就定型了，衡量輸出能量大小是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。不是換能器越大，電路使用功率管越多，輸出能量就越大，它要相當(dāng)復(fù)雜的振幅測(cè)量?jī)x，才能準(zhǔn)確測(cè)量其振幅，由于大多數(shù)使用者對(duì)超神波知識(shí)不太了解，加上銷售人員的誤導(dǎo)，給消費(fèi)者一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，消耗電能多少并不能反映輸出超聲功率的大小，如產(chǎn)生縱向能量低，而消耗電流大，只能說(shuō)明設(shè)備的效率底下，無(wú)功率大之說(shuō)。熔接范圍：玩具業(yè)、文具業(yè)、家電業(yè)、電子業(yè)、食品業(yè)、通信業(yè)、交通業(yè)、航天航空等。