?不同焊接方法焊接異種金屬時(shí)的特點(diǎn)

大多數(shù)焊接方法都可用于異種金屬的焊接，但在選擇焊接方法及制定工藝措施時(shí)，仍應(yīng)考慮異種金屬焊接時(shí)的特點(diǎn)。根據(jù)母材和焊接接頭不同的要求，熔焊、壓焊及其他焊接方法在異種金屬焊接中都有所應(yīng)用，但也都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

1.熔焊

異種金屬焊接中應(yīng)用較多的是熔焊方法，常用的熔焊方法有焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。為什么產(chǎn)品出現(xiàn)錯(cuò)位，有產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)問題，也有超聲波夾具的結(jié)構(gòu)問題，當(dāng)然也有超聲波機(jī)器調(diào)試的問題。為了減少稀釋，降低熔合比或控制不同金屬母材的熔化量，通?？蛇x用熱源能量密度較高的電子束焊、激光焊等離子弧焊等方法。

為了減小熔深，可以采取間接電弧、擺動(dòng)焊絲、帶狀電極、附加不通電焊絲等工藝措施。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。但無論如何，只要是熔焊，總有部分母材熔入焊縫而引起稀釋，另外，還會(huì)形成諸如金屬間化合物、共晶體等。為了減輕這類不利影響，必須控制和縮短金屬在液態(tài)或高溫固態(tài)下的停留時(shí)間。

然而，盡管熔焊方法和工藝措施不斷改進(jìn)和完善，卻仍然難以解決所有異種金屬焊接時(shí)的問題，因?yàn)榻饘俜N類繁多，性能要求又多種多樣，接頭形式又各不相同，許多情況下還需要采用壓焊或其他的焊接方法來解決特定的異種金屬接頭的焊接問題。

2.壓焊

大多數(shù)壓焊方法都只將被焊金屬加熱至塑性狀態(tài)或甚至不加熱，而以施加一定的壓力為基本特征。與熔焊相比，在焊接異種金屬接頭時(shí)壓焊具有一定的優(yōu)越性，只要接頭形式允許，焊接質(zhì)量又能滿足要求，采用壓焊往往是比較合理的選擇。

壓焊時(shí)，異種金屬交界表面可以熔化，也可以不熔化，但由于有壓力的作用，即使表面有熔化金屬存在，也會(huì)被擠壓而排出（如閃光焊和摩擦焊），只有少數(shù)情況下壓焊后還保留了曾經(jīng)熔化的金屬（如點(diǎn)焊）。

壓焊由于不加熱或加熱溫度低，可以減輕或避免熱循環(huán)對母材金屬性能的不利影響，防止產(chǎn)生脆性的金屬間化合物。某些形式的壓焊甚至能將已產(chǎn)生的金屬間化合物從接頭中擠壓出去。此外，壓焊時(shí)也不存在因稀釋而引起的焊縫金屬性能變化問題。

不過，大多數(shù)壓焊方法對接頭形式是有一定要求的，例如點(diǎn)焊、縫焊、超聲波焊必須用搭接接頭；摩擦焊時(shí)至少有一個(gè)工件必須具有旋轉(zhuǎn)體的截面。壓焊設(shè)備目前也還不普及。這些無疑地都限制了壓焊的應(yīng)用范圍。

3.其他

除熔焊和壓焊外，還有一些可以用于異種金屬焊接的方法。例如釬焊就是釬料與母材之間的異種金屬焊接方法，不過這里所討論的則是較特殊的釬焊方法。

有一種方法稱作熔焊——釬焊，即對異種金屬接頭中低熔點(diǎn)母材一側(cè)為熔焊，對高熔點(diǎn)母材—側(cè)為釬焊。1、超聲波塑料焊接的特點(diǎn)：超聲波焊接的用途非常的廣，應(yīng)用于不同的行業(yè)領(lǐng)域。而且通常是以低熔點(diǎn)母材相同的金屬為釬料。因此，釬料與低熔點(diǎn)母材之間就是同種金屬的熔焊過程，不存在特殊困難。釬料與高熔點(diǎn)母材之間則是釬焊過程，母材不發(fā)生熔化、結(jié)晶，可以避免許多焊接性方面的問題，但要求釬料對母材能良好潤濕。

另一種方法稱作共晶釬焊或共晶擴(kuò)散釬焊。這是將異種金屬接觸表面加熱到一定溫度，使兩種金屬在接觸表面處形成低熔點(diǎn)的共晶體，該低熔點(diǎn)共晶體在此溫度下呈液態(tài)，實(shí)質(zhì)上成了一種不用外加釬料的釬焊方法。

當(dāng)然，這要求兩種金屬之間能夠形成低熔點(diǎn)的共晶體。5－30MM進(jìn)行焊接，廣泛應(yīng)用于汽車線束、繼電器、電器接插件及其他電子、電器、鋰電池極片、電介電容、晶體管、電器接線端子、熱電偶、可控硅元件、制冷器等產(chǎn)品生產(chǎn)。異種金屬擴(kuò)散焊時(shí)加入中間層材料，在很低壓力下加熱使中間層材料熔化，或與被焊金屬接觸形成低熔點(diǎn)共晶體，此時(shí)形成的薄層液體，經(jīng)一定時(shí)間的保溫過程，使中間層材料全部擴(kuò)散到母材中并均勻化，就能形成沒有中間材料的異種金屬接頭。

這類方法在焊接過程中都會(huì)出現(xiàn)少量液態(tài)金屬。因而又被稱作液相過渡焊，他們的共同特點(diǎn)就是接頭中不存在鑄造組織。

動(dòng)力鋰電池將成為鋰電池的主力軍

鋰電池的行業(yè)發(fā)展迅速，首要原因是政策推動(dòng)著新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，盡管熔焊方法和工藝措施不斷改進(jìn)和完善，卻仍然難以解決所有異種金屬焊接時(shí)的問題，因?yàn)榻饘俜N類繁多，性能要求又多種多樣，接頭形式又各不相同，許多情況下還需要采用壓焊或其他的焊接方法來解決特定的異種金屬接頭的焊接問題。在2017年4月，國家工信部在印發(fā)的新《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中還提到，2020年新能源汽車產(chǎn)銷量要達(dá)到200萬輛，力爭2025年新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上。可見未來新能源和綠色節(jié)能等環(huán)保產(chǎn)業(yè)成為社會(huì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

在動(dòng)力電池技術(shù)未來走向中，三元正在成為大的趨勢。超聲波焊接的特點(diǎn)是它發(fā)熱只集中在焊接部分，焊縫牢固而美觀，不管塑料的規(guī)格大小，幾乎所有在硬殼塑料焊接可以采用超聲波焊接。相較鈷酸鋰、磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池，三元鋰電池具備能量密度高、電壓平臺(tái)高、振實(shí)密度高、循環(huán)性能好、電化學(xué)穩(wěn)定等特性，在提升新能源汽車的續(xù)航里程方面有著明顯優(yōu)勢，同時(shí)還具有輸出功率比較大，低溫性能好，可適應(yīng)全天候氣溫等優(yōu)點(diǎn)。對于電動(dòng)汽車來說，無疑消費(fèi)者大多關(guān)心的就是它的續(xù)航能力與安全性，三元鋰電池顯然是較好的選擇。

電動(dòng)汽車需求的迅速上升，使得動(dòng)力鋰離子電池需求量大幅上升，使之成為帶動(dòng)鋰離子電池行業(yè)增長的主力。1超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器的作用是將工頻（50Hz或60Hz）電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l電壓。鋰電是一個(gè)極具韌性的產(chǎn)品，從80年代誕生，至今經(jīng)過了長時(shí)間的沉淀與技術(shù)革新，同時(shí)鋰電無論生產(chǎn)還是銷毀過程均對環(huán)境危害較小，比較符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的訴求，所以鋰電才成為了當(dāng)今新一代能源的核心重點(diǎn)。就中期來看，當(dāng)前運(yùn)輸技術(shù)的升級是環(huán)球應(yīng)用科技升級的核心，動(dòng)力鋰電池作為運(yùn)輸技術(shù)升級不可或缺的配套產(chǎn)品，在未來3-5年預(yù)計(jì)將有極大的發(fā)展。

由于動(dòng)力電池需求量的擴(kuò)大，在生產(chǎn)制作過程中對超聲波金屬焊接機(jī)的需求標(biāo)準(zhǔn)要求以及產(chǎn)能也不斷的擴(kuò)大，超聲波焊接技術(shù)核心技術(shù)競爭力已成為廠家耐以生存的特性，我們不斷研發(fā)新技術(shù)用來滿足動(dòng)力電池極耳的焊接。

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。

超聲波焊接的局限性

盡管超聲波焊接有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但超聲波焊接也有一定的局限性，在選擇超聲波焊接工藝之前和進(jìn)行超聲波焊接塑膠件零件設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師必須清楚了解超聲波焊接的局限性，并通過合理零件設(shè)計(jì)來避免超聲波焊接缺陷的產(chǎn)生、提高焊接的質(zhì)量。

1)  材料的限制性；超聲波焊接并不能夠焊接所有的塑料，這是超聲波焊接局限性。高周波熔接機(jī)的特點(diǎn)：1）電力輸出強(qiáng)大，本機(jī)振蕩器所產(chǎn)生的周率27。有的塑料焊接性能好，有的塑料焊接性能差；而且超聲波焊接一般僅適合于同一種或者類似塑料之間的焊接。如果兩個(gè)塑膠件材料不同，多數(shù)時(shí)候超聲波焊接無能為力。因此，一旦選定超聲波焊接工藝，就不能輕易更改零件材料。有工程師曾經(jīng)向筆者反映，為何ABS材料的兩個(gè)塑膠件進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，焊接質(zhì)量非常好，但由于其它設(shè)計(jì)要求，把一個(gè)塑膠件的ABS材料換成PBT，就很難焊上？就是這個(gè)原因。

2)  不可拆卸性；超聲波焊接是不可拆卸性連接，無法進(jìn)行返工；一旦兩個(gè)零件通過超聲波焊接裝配成一體，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，就無法進(jìn)行返工。

3)  零件大小和形狀的限制；中小型的塑膠件適合超聲波焊接，尺寸一般小于250x300mm，較大的零件可能需要多個(gè)焊接工序。而且超聲波焊接一般適用于形狀比較單一的塑膠件，形狀復(fù)雜的塑膠件有可能焊接質(zhì)量較低。

4)  超聲波的能量很大，在焊接過程中有可能造成塑膠件本身因?yàn)閺?qiáng)度不夠而發(fā)生損壞，同時(shí)也可能造成產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件損壞。因此，當(dāng)物體的振動(dòng)超過一定的頻率，即高于人耳聽閾上限時(shí)，人們便聽不出來了，這樣的聲波稱為“超聲波”。因此，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能增加塑膠件的強(qiáng)度和產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件的強(qiáng)度，或者將零部件遠(yuǎn)離焊接區(qū)域，盡量把強(qiáng)度不高的其它零部件安排在超聲波焊接工序之后再進(jìn)行裝配。

5) 超聲波對于人的聽力有傷害，應(yīng)準(zhǔn)備好勞保用品。

1. 耳垢防護(hù)器

一個(gè)有趣的應(yīng)用是使用激光焊接Phonak耳垢防護(hù)器，整個(gè)耳垢防護(hù)器的大小只有幾個(gè)毫米，需要將一個(gè)隔膜焊接到一個(gè)大約3毫米大小的墊圈上。隔膜對激光輻射是透明的，而墊圈則采用熱塑材料制成，可以吸收激光輻射。

2. 分析儀器

塑料激光焊接在生物分析儀器中也有廣泛應(yīng)用。

塑料激光焊接加工過程中熱影響范圍小，因此也適用于熱敏感的材料的焊接，比如表面有蛋白質(zhì)涂層的生物芯片的焊接。

3. 微流控部件

生物分析儀器的例子是液體分析芯片，這種芯片含有微流道系統(tǒng)，用來采集及分析液體物質(zhì)。超聲波不僅可以被用來焊接金屬、硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜等。通常流道只有幾厘米長，可能有幾十微米到幾百微米寬，其寬高比都小于1。流道承受的壓力通常有幾帕。這些微流道通常由很薄的塑料片構(gòu)成，其厚度可能從幾毫米到20微米不等。要對如此精密的產(chǎn)品進(jìn)行焊接，掩模焊接是的方法。采用掩模焊接后，只要使用比較低質(zhì)量的二極管激光就可以完成焊接，從而節(jié)省大量投資。另外，采用掩模焊接也可以大幅提高生產(chǎn)效率。

4. 配藥系統(tǒng)

“給藥系統(tǒng)”或藥品配料系統(tǒng)可幫助患者持續(xù)用藥。二、家電：通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門、電視機(jī)外殼、收錄、音機(jī)透明面板、電源整流器、電視機(jī)殼螺絲固定座、減蚊燈殼、洗衣機(jī)脫水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產(chǎn)品。其越來越小巧的結(jié)構(gòu)更加便于攜帶。例如Rowe Pump 泵是一臺(tái)純物理驅(qū)動(dòng)的泵，可設(shè)置不同的泵送劑量。其組件必須承受高達(dá) 4 bar 的內(nèi)部壓力。由于直接用于患者，因此衛(wèi)生方面要求極高，而且集成的微通道直徑位于 >10 μm 區(qū)域，焊縫必須完全無顆粒。借助激光焊接技術(shù)可滿足這些要求。

5. 球囊導(dǎo)管  

球囊導(dǎo)管激光焊接是使用激光作為能量來源的紅外線焊接，可以使用激光束直接射到吸收激光的塑料表面，使塑料熔化實(shí)現(xiàn)焊接。焊接取決于材料的熔點(diǎn)，兩種材料的熔點(diǎn)相近，才可以進(jìn)行有效焊接。先進(jìn)的激光焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)球囊頭端和管體的無縫連接，使球囊導(dǎo)管在彎曲而狹窄的病變血管中推進(jìn)時(shí)暢通無阻，對血管的損傷降至，操作過程更加安全。激光焊接技術(shù)的引進(jìn)有利于進(jìn)一步縮小球囊擴(kuò)張導(dǎo)管外徑。