大多数焊接方法都可用于异种金属的焊接,但在选择焊接方法及制定工艺措施时,仍应考虑异种金属焊接时的特点。根据母材和焊接接头不同的要求,熔焊、压焊及其他焊接方法在异种金属焊接中都有所应用,但也都各有其优缺点。
1.熔焊
异种金属焊接中应用较多的是熔焊方法,常用的熔焊方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。为了减少稀释,降低熔合比或控制不同金属母材的熔化量,通常可选用热源能量密度较高的电子束焊、激光焊等离子弧焊等方法。
为了减小熔深,可以采取间接电弧、摆动焊丝、带状电*、附加不通电焊丝等工艺措施。但无论如何,只要是熔焊,总有部分母材熔入焊缝而引起稀释,另外,焊接治具设计,还会形成诸如金属间化合物、共晶体等。为了减轻这类不利影响,必须控制和缩短金属在液态或高温固态下的停留时间。
然而,尽管熔焊方法和工艺措施不断改进和完善,却仍然难以解决所有异种金属焊接时的问题,因为金属种类繁多,性能要求又多种多样,接头形式又各不相同,许多情况下还需要采用压焊或其他的焊接方法来解决特定的异种金属接头的焊接问题。
2.压焊
大多数压焊方法都只将被焊金属加热至塑性状态或甚至不加热,而以施加一定的压力为基本特征。与熔焊相比,在焊接异种金属接头时压焊具有一定的优越性,只要接头形式允许,焊接质量又能满足要求,采用压焊往往是比较合理的选择。
压焊时,异种金属交界表面可以熔化,也可以不熔化,但由于有压力的作用,即使表面有熔化金属存在,也会被挤压而排出(如闪光焊和摩擦焊),焊接治具原理,只有少数情况下压焊后还保留了曾经熔化的金属(如点焊)。
压焊由于不加热或加热温度低,可以减轻或避免热循环对母材金属性能的不利影响,防止产生脆性的金属间化合物。某些形式的压焊甚至能将已产生的金属间化合物从接头中挤压出去。此外,压焊时也不存在因稀释而引起的焊缝金属性能变化问题。
不过,大多数压焊方法对接头形式是有一定要求的,例如点焊、缝焊、超声波焊必须用搭接接头;摩擦焊时至少有一个工件必须具有旋转体的截面。压焊设备目前也还不普及。这些无疑地都限制了压焊的应用范围。
3.其他
除熔焊和压焊外,还有一些可以用于异种金属焊接的方法。例如钎焊就是钎料与母材之间的异种金属焊接方法,不过这里所讨论的则是较特殊的钎焊方法。
有一种方法称作熔焊——钎焊,即对异种金属接头中低熔点母材一侧为熔焊,对高熔点母材—侧为钎焊。而且通常是以低熔点母材相同的金属为钎料。因此,钎料与低熔点母材之间就是同种金属的熔焊过程,不存在特殊困难。钎料与高熔点母材之间则是钎焊过程,母材不发生熔化、结晶,可以避免许多焊接性方面的问题,但要求钎料对母材能良好润湿。
另一种方法称作共晶钎焊或共晶扩散钎焊。这是将异种金属接触表面加热到一定温度,使两种金属在接触表面处形成低熔点的共晶体,该低熔点共晶体在此温度下呈液态,实质上成了一种不用外加钎料的钎焊方法。
当然,这要求两种金属之间能够形成低熔点的共晶体。异种金属扩散焊时加入中间层材料,在很低压力下加热使中间层材料熔化,或与被焊金属接触形成低熔点共晶体,珠海焊接治具,此时形成的薄层液体,经一定时间的保温过程,使中间层材料全部扩散到母材中并均匀化,就能形成没有中间材料的异种金属接头。
这类方法在焊接过程中都会出现少量液态金属。因而又被称作液相过渡焊,他们的共同特点就是接头中不存在铸造组织。
2.1 换能器
通过逆压电效应将来自于发生器的超声频电压转化为同频率的超声机械振动。它由夹于两金属(通常是钛)块之间的若干压电陶瓷片组成。片与片之间有一薄金属板形成电*。在正弦电信号经由电*提供给换能器时,压电片膨胀和收缩,产生 15~20 μm 的轴向峰到峰运动。换能器是精密设备,应小心处理。
2.2 变幅杆
变幅杆有两个作用。其主要作用是放大换能器端部产生的机械振动并将振动传给焊头。另一作用是提供固定套件于焊接压力机上的位置。在换能器施加超声能量时,变幅杆也膨胀和收缩。与焊接套件中的其它零件一样,变幅杆是调谐装置,因而它也必须在特定频率共振以便将超声能量从换能器传至焊头。为了有效地发挥作用,变幅杆必须是超声波在其制造材质中的半波长或半波长的整数倍。一般为半波长。
2.3 焊头
焊头是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。与变幅杆一样,焊接治具设备,焊头也是调谐装置,在大部分应用中也提供机械放大,焊头的长度必须是超声波在其制造材质中的半波长或半波长
的整数倍。这保证焊头端部有足够的振幅实现焊接。振幅一般为 30~120 μm。待焊零件和接头设计决定焊头的尺寸和式样。焊头的形状至关重要,因为焊头的轴向膨胀和收缩产生的应力会在高振幅情况下造成开裂。在某些应用中,焊头加工有多个轴向狭槽。这是为了确保振幅位于纵向。焊头端部将超声能量传给待焊零件。端部应专门设计以匹配零件来确保焊头和零件之间实现能量传递。通常焊头端部做成匹配零件轮廓的型材。
为防止产生压痕和减少磨损,铝必须镀镍或铬。在需耐冲击或*以及焊接填充塑料或者埋植金属嵌件时,需用钢焊头。钢焊头疲劳强度低,只用于低振幅场合。复杂零件、特型的或大尺寸零件通常需要复合式焊头(子母焊头),这时基底焊头采用铝质,钛或钢次级焊头与基底焊头相连并引导能量。台州市锦亚机械制造有限公司是一家生产塑料线性振动摩擦焊接机,热铆焊接机,热板焊接机,多头非标型超声波塑料焊接机,以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。
二、焊接对象的差异热板机适用于焊接大型的、复杂的并且有特殊焊接要求的塑料件焊接。超声波塑料焊接机则适用于焊接小型的、复杂程度低而且没有特殊焊接要求的塑料件焊接。
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