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,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),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,焊接治具厂家,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,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。
从超声波焊接的角度,超声波具有三个非常重要的特性,这三个特性与超声波的焊接质量密切相关,是超声波焊接过程中发生的诸多现象的根源。理解这三个特性有助于理解超声波焊接的工艺要求,产品设计工程师从而可以正确的设计超声波焊接结构来满足超声波焊接的工艺要求,提高超声波的焊接质量。
超声波的三个特性、产生的焊接现象、及其对塑胶件结构设计要求如表1所示:
1) 能量大;超声波能够产生的比声波大得多的能量,这是超声波能够对塑胶件件进行焊接的基础,同时这也是超声波焊接强度较高的根本原因;正由于其产生巨大能量的能力,超声波甚至能够进行金属零件的焊接;而在另一个方面,恰恰由于能量大,超声波有可能对焊接界面造成;同时可能对塑胶件其它部位或者塑胶件上已经装配的其它零部件造成损坏。
2) 方向性好,几乎是直线传播;由于超声波的波长很短,衍射效应不显著,所以可以近似地认为超声波是沿直线传播,大同焊接治具,即传播的方向性好,焊接治具电话,容易得到定向而集中的超声波束。因此,这要求超声波焊头与焊接零件保持足够大的接触面积,保证超声波能能够传导到焊接界面。同时,如果在传播方向上存在孔洞等,超声波就难绕过孔洞传导能量,这也是超声波结构设计时需要注意的地方。
3) 衰减性;尽管超声波的穿透能力强,但超声波在物体里传播始终都存在着衰减,传播的距离越远,能量衰减越厉害。另外,在不同的塑料中,超声波能量的衰减程度不一致。例如,在无定形塑料中,如ABS,其能量衰减程度较小,两个ABS塑胶件即使是远程焊接也能保证焊接质量;在半结晶塑料中,如PA66,超声波能量衰减程度大,超声波传播距离较短,很难保证远程焊接的质量。
超声波塑料焊接工艺
超声波焊是一种快捷,干净,有效的装配工艺,用来装配处理热塑性塑料配件,及一些合成构件的方法。目前被运用的朔胶制品与之间的粘结,朔胶制品与金属配件 的粘结及其它非朔胶材料之间的粘结。它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺,是一种成熟的装配技术。超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果。
超声波的优点:
1,节能
2,无需装备散烟散热的通风装置
3,成本低,
4,容易实现自动化生产
超声波焊接机的工作原理
超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能,供应给转换器。转换器将电能转 换成用于超声波的机械振动能,调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置。
振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化, 振动会在熔融状态物质到达其介面时停止,焊接治具图片,短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键, 整个周期通常是不到一秒种便完成,但是其焊接强度却接近是一块连着的材料。