北京上荣超声波塑料焊接设备有限公司

北京超声波焊接技术:超声波振动热形成动力学分析

超声波振动摩擦热形成动力学分析

   所焊接的是0.1毫米厚的镍铬合金和阿留迈合金。表示接头强度随时间的变化。比较一下温度曲线和强度曲线,便可以看出接头形成过程的两个特点。

   第一个特点是温度达到最大值的时间,正好与接头的强度实际上开始不再变化的时间相重合;第二个特点是强度的零值点并不与温度开始增加的那一瞬时相重合。

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  如果认为,当沿上焊件表面的切向产生弹性振动时,在两个被压紧的焊件之间产生的摩擦作用是超声波焊接的热源时,便能对达两个特点作出解释。由于摩擦作用,焊件在它们的接触处开始被加热。显然,在热源的作用消失之前,即在两焊件的相对移动停止以前,加热过程是一直进行的。在这种情况下,最高温度应当产生在相对移动停止的那-瞬时。如果注意一下接头强度的增长曲线,那么应当认为是,焊件在加热过程中,在接触处产生了局部的热胶合过程。

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   当焊接过程开始时,由于上焊件相对下焊件发生移动的结果,破坏了它们的接触表面上的薄膜(氧化物及特殊的涂层等),并将某一部分除掉。显然,这便是上面指出的,接头强度开始增加的时间与温度开始升高的时间不一致的原因。随着温度的升高,接触面积便会增加(因为在加热时,接触处的金属的塑性增加了),因此,接头的强度也要增加。

    在强度增加到一定大小时,即在连接面积达到一定大小时,两焊件的相对移动便停止了。最高温度就对应这一瞬间。显然,应当认为,这一时间间隔是焊接所需要的最少时间。

    利用振动子的振动头使上焊件产生振动的条件,对超声波焊接过程有很大作用。显然,移动的传递可以只靠振动头与上焊件两的摩擦作用,或者是由于它们之间形成了强度足够的接头的结果。