?異種金屬焊接存在的問題

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。

異種金屬焊接所存在的一些固有問題阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構(gòu)成和性能，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結(jié)晶特點(diǎn)不同，又易形成性能不好的、成分變化的過渡層。

另外，由于處在高溫的時(shí)間長(zhǎng)，這一區(qū)域的擴(kuò)散層會(huì)擴(kuò)大，會(huì)進(jìn)一步使金屬的不均勻性增加。沿焊接接頭的各個(gè)區(qū)域強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、持久性能都有很大差別。而且異種金屬焊接時(shí)或焊后經(jīng)熱處理或經(jīng)高溫運(yùn)行后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)低合金一側(cè)的碳通過焊縫邊界向高合金焊縫中“遷移”的現(xiàn)象，分別在熔合線兩側(cè)形成脫碳層和增碳層，在低合金一側(cè)母材形成脫碳層，在高合金焊縫一側(cè)形成增碳層。

防礙和阻止異種金屬結(jié)構(gòu)的使用和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.在室溫下，異種金屬焊接接頭區(qū)的機(jī)械性能（如拉伸、沖擊、彎曲等）一般優(yōu)于被焊母材的性能，但高溫下或高溫長(zhǎng)期運(yùn)行后，接頭區(qū)的性能劣于母材。

2.在奧氏體焊縫與珠光體母材之間存在一個(gè)馬氏體過渡區(qū)，該區(qū)韌性較低，是一個(gè)高硬度脆性層，也是導(dǎo)致構(gòu)件失效破壞的薄弱區(qū)，它會(huì)降低焊接結(jié)構(gòu)的使用可靠性。

3.焊后熱處理或高溫運(yùn)行過程中碳遷移會(huì)導(dǎo)致在熔合線兩側(cè)分別形成增碳層和脫碳層。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。一般認(rèn)為脫碳層由于碳的減少而導(dǎo)致該區(qū)域組織、性能發(fā)生較大變化（一般是劣化），從而使得該區(qū)域容易在服役過程中發(fā)生早期失效。很多服役中的高溫管線或者試驗(yàn)中的高溫管線的失效部位都集中在脫碳層。

4.失效與時(shí)間、溫度和交變應(yīng)力等條件有關(guān)。

5.焊后熱處理不能消除接頭區(qū)的殘余應(yīng)力分布。

6.化學(xué)成分的不均勻性。

異種金屬焊接的時(shí)候，由于焊縫兩側(cè)的金屬和焊縫的合金成分有著明顯的差別，焊接過程中，母材和焊材都會(huì)熔化并相互混合，混合的均勻程度隨著焊接工藝的改變而改變，而且焊接接頭不同的位置，混合均勻程度也有很大差異，這就造成了焊接接頭化學(xué)成分的不均勻性。因?yàn)槌暡芰渴撬查g爆發(fā)的，當(dāng)瞬間能量產(chǎn)生時(shí)，接縫面積越大，能量分散越嚴(yán)重，焊接效果越差，甚至無法焊接。

7.金相組織的不均勻性。

由于焊接接頭化學(xué)成分的不連續(xù)，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)不同的組織，往往在某些區(qū)域出現(xiàn)極其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。

8.性能的不連續(xù)性。

焊接接頭的化學(xué)成分和金相組織的差異，帶來了焊接接頭力學(xué)性能的不同。另外一個(gè)原因是超聲波是縱向傳播的，能量損失和距離成正比，距離越遠(yuǎn)焊接效果就越小，因此工件臂厚不能低于2MM，否則不能良好的熔接。沿焊接接頭的各個(gè)區(qū)域強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、持久性能都有很大差別。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，異種金屬焊接接頭在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。

當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。

2、超聲波金屬焊接機(jī)

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過15KHz ）的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．

金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩?，只是在靜壓力之下，將線框振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．

超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩?，只是在靜壓力之下，將框框振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的一種固態(tài)焊接．因此它有效地克服了電阻焊接時(shí)所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象．超聲金屬焊機(jī)能對(duì)銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短條狀焊接．可廣泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。4、采用預(yù)超聲波焊接方式，在與產(chǎn)品接觸前釋放超聲波，可減少脫位。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。

塑料之間的超聲波焊接兼容性

兩種塑料能夠焊接兼容，必須在化學(xué)上兼容，否則，盡管兩種塑料熔合在一起，但沒有分子鍵的結(jié)合，焊接強(qiáng)度會(huì)非常低。"開敞性”較差且易出高頻振動(dòng)超聲波金屬焊接機(jī)“開敞性”比較差，其伸入尺寸被嚴(yán)格限定在焊接所允許的范圍內(nèi)，并且其接頭形式仍然只限于搭接接頭，還沒有在技術(shù)上取得進(jìn)一步的突破。一個(gè)典型的例子是PE與PP的焊接。兩種塑料都是半結(jié)晶塑料，有著相似的外觀和相似的物理性能，但它們不能在化學(xué)上兼容，因此它們不能焊接在一起。

熱塑性塑料能夠與自身焊接在一起。例如，一個(gè)ABS的零件能夠與另外一個(gè)ABS的零件焊接在一起；不同的塑料能夠焊接在一起取決于兩個(gè)因素；其一是它們的熔化溫度很接近，在22°以內(nèi)；如果熔化溫度相差很大，一種塑料已經(jīng)開始分解了，另一種塑料才開始熔化，兩種塑料自然無法焊接在一起。2、超聲波焊接機(jī)的焊接效果是與表面光整度有關(guān)，否則就不用在塑料模具上做超聲波線了。其二是相似的分子結(jié)構(gòu)。例如，ABS零件能夠與Acrylic零件進(jìn)行焊接是因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)屬性是兼容的。一般來說，只有相似的無定形塑料才有機(jī)會(huì)彼此焊接在一起，而半結(jié)晶塑料的化學(xué)屬性相差很大，它們基本上不能互相焊接在一起。

值得注意的是，即使是同一種塑料之間的超聲波焊接，應(yīng)該使用來自同一家供應(yīng)商的同一種型號(hào)材料，否則也有可能產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題。