在焊接過程中,超聲波焊機熱值低，無氧化 ,各種材料在焊接后都能保持其原有的性能 ，因此得到了廣泛的應用 。然而 ,由于行業(yè)起步較晚,很多用戶對此知之甚少 ,以下結合本人在超聲波焊機維修過程中遇到的一些問題 ,談談一些個人體會。
超聲波焊接的基本原理
將高頻振動能量應用于焊接對象的表面,使堆焊和壓合的物體能夠在較短的時間內以摩擦和熱的形式結合在一起 ,這是超聲波焊接的基本工作原理.
在實際焊接過程中 ， 首先將電能轉化為高頻機械振動 ， 然后通過聲學調諧的角度傳遞到焊接頭(如圖1所示的傳輸路線圖)。 在壓力作用下,焊接材料的超聲波組合在2000 Hz以上.在壓力作用下, 高頻振動分散到薄板表面, 形成完全可控的點焊。 當原子結合在要焊接的兩個物體的表面上時， 從冶金的角度來看,焊接就完成了(如圖2所示).
影響超聲波焊機日常維護的幾個因素
1.參數(shù)調整和焊接穩(wěn)定性對日常維護的影響.
超聲波焊機的主要焊接參數(shù)包括頻率 、能量 、時間和幅值.雖然不同廠家生產(chǎn)的不同焊機的原理是相似的, 但具體的調整方法卻不盡相同. 例如 ，美國某公司生產(chǎn)的焊機通過調幅對焊接的影響最大, 而國內廠家生產(chǎn)的焊機通過調節(jié)能量對焊接過程的影響最為直接.
以焊接鋰電池電極為例 ,由于鋰電池的規(guī)格和型號繁多 ,所使用的電極材料也不同 . 用同一焊機連續(xù)焊接同一型號的鋰電池是不現(xiàn)實的. 因此， 超聲波焊機是否方便的調整參數(shù) ， 保證焊接的穩(wěn)定性 ,可以說是衡量焊機是否容易使用的首要因素 .
在使用超聲波焊機時， 調整焊接參數(shù)的難度將直接影響設備的利用率 ，焊接穩(wěn)定性的好壞將直接影響產(chǎn)品的質量. 在實際焊接過程中 ,會影響焊接穩(wěn)定性的因素很多 ,很多因素往往同時起作用 。 理論上, 如果一臺焊機只焊接相同的電池品種 ,其焊接穩(wěn)定性最容易保證. 為了盡可能保證焊機的焊接穩(wěn)定性 ,從生產(chǎn)管理的角度出發(fā), 盡可能減少焊機的切換次數(shù). 更重要的是 ， 應從超聲波焊接機的設計和生產(chǎn)中進行一些改進和控制 ，如換能器和加速器等關鍵部件的材料選擇是否能適應更寬的頻譜傳輸范圍, 某些部件的形狀和結構尺寸是否符合聲傳遞原理 ，是否能更好地適應高頻電磁波的傳輸和不同波長的機械振動， 換能器和加速器系統(tǒng)的匹配是否良好 ， 也會對焊機的焊接穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響 .
2.主要部件的選擇對日常維護的影響.
焊接頭和焊接座是超聲波焊機的主要部件.它們的選材，熱處理和制造工藝對焊接性能有著非常直接的影響.
首先 ， 焊頭和焊座材料的選擇對焊接性能有非常直接的影響. 一般情況下 ，焊頭和焊座使用的材料是高速工具鋼, 但也有一些使用其他材料 ， 如結構鋼和合金結構鋼. 相比之下， 高速工具鋼加工難度大 ,成本高 ，但適用于高速鋼傳動的高頻機械振動波長范圍寬 ,易于保證焊接穩(wěn)定性 。 然而, 焊頭和焊接底座是由結構鋼或合金結構鋼制成的,因為適合傳輸?shù)母哳l機械振動的波長范圍較窄 ，加工精度較高 . 如果無法有效保證加工精度 ,一方面容易造成焊接參數(shù)調整的困難 ， 直接影響焊接穩(wěn)定性 。 另一方面 ,由于對換能器 ， 加速器等關鍵部件的匹配要求高 ，互換性差,一旦損壞, 不易及時更換,從而降低了設備的利用率 .
其次 ,焊接頭和焊接底座的網(wǎng)格形狀，焊接面與安裝表面的平行度公差對焊接性能也有很大的影響.為了保證焊接的穩(wěn)定性和可靠性 ， 必須保證網(wǎng)格型面與其它安裝面的平行度公差或垂直度公差在0.03mm以內, 每次調整或更換焊接頭和焊接座時 ,必須調整焊接封頭與焊接基工作面的平行度公差 .
焊接頭和閥座網(wǎng)格的合理使用也直接影響到焊接質量 .為了保證焊接質量 ， 與矩形縱斷面相比 ， 圖4所示的梯形剖面(圖3)和矩形截面()可用于提高柵格圖的焊接性能 .
在不同的焊接介質中, 模式的細度和模式的深度應該是不同的 . 在正常情況下 ，紋樣深度不應超過0.2mm。 一般情況下, 0.1mm的深度應該在0.2mm左右 .具體情況可以根據(jù)不同的焊接介質來確定.
焊接鋁箔和鋁板,鋁箔側面應采用很細的圖案 ， 圖案深度不超過0.05mm
焊接鋁板和鋁網(wǎng) ，兩側的網(wǎng)眼深度和間距適中 。
焊接鎳片和銅網(wǎng), 可以適當加深網(wǎng)眼深度 ,并放寬網(wǎng)格間距 .
焊接頭和閥座加工后 ,還必須進行適當?shù)臒崽幚?， 以提高表面硬度和耐磨性, 從而延長使用壽命.一般來說,焊接頭和閥座的表面硬度應達到HRC 55 ，但內部韌性仍可保持。
3.焊接介質對焊接性能的影響
焊接介質的選擇對焊接性能也有很大的影響,如果焊接參數(shù)選擇不當 ， 也會給焊機的維修帶來麻煩。 一般情況下 ,焊接過程中較軟的介質應與焊接頭直接接觸. 例如 ， 在焊接鎳板和鋁板時 ， 應將鎳片放置在鋁板的上部 ，以避免焊接后鋁片粘在焊接頭上.
由于鋁材料柔軟,熔點低， 焊接所需能量也較少。 在其它參數(shù)不變的情況下 ,銅網(wǎng)和鎳片焊接所需的能量至少是焊接鋁網(wǎng)和鋁板的兩倍.然而 ，由于受被焊對象表面是否干凈的影響， 即使焊接品種相同, 各參數(shù)的調整也不完全相同.
