根据待焊区域的形状与设备工作方式的不同,金属超声波焊接可分为点焊、连续缝焊、环焊、对接焊、微丝焊和超声波钎焊复合焊等类型。
金属焊接类型
1点焊
灵科超声波换能器产生纵向振动波,经过和它相连的增幅器(变幅杆)放大后,从垂直方向传递给焊头(传振杆),使焊头高速振动。
在焊接时一般需要在焊点的周围将焊件压紧。在焊接不同厚度的组合焊件时,超声波振动应从较薄的焊件那一边导入。
为强化焊接效果,近年来发展了一种用两个不同频率的超声波振动系统,从两个焊件的相对方向共同作用,上下振动系统的振动方向互相垂直做正交振动。
2连续缝焊
连续缝焊,也称滚焊,是指焊接区域形状为线状的超声波焊接。
焊头(焊接工具头)为圆盘形,整个换能振动系统在焊接过程中可以连续滚动,圆盘的振动方向与增幅器的振动方向一致,在焊头与焊件相对运动过程中完成。这种设备主要用于金属箔或薄金属带的连续缝焊。
3环焊
利用扭转振动完成焊缝为圆环形的焊接。超声波环焊的焊头为圆筒形。扭转振动一般由扭转振动换能器直接产生,也可由其他方法产生。
利用扭转振动进行超声波焊接时,把焊件的焊缝置于超声波振动的节点位置效果较好。
近年研制出了釆用两个超声波振动系统的环焊装置,其结构与采用两个振动系统的点焊装置相类似,只是用凹形的焊接工具代替了点焊中的凸形工具头。在这种焊接结构中,超声波振动所采用的不是扭转振动,而是图中所示的互相垂直的两个纵向振动。
金属焊接类型
4对接焊
超声波金属对接焊是指用超声波振动把焊件从端头对接起来的一种焊接方法。
主要由上、下振动系统、产生接触压力的液压源和焊件夹持装置等部分组成。这种焊接装置把更多的夹心式压电换能器的功率合成到一起,以获得更大的超声波功率。
5微丝焊
微细导线的超声波焊接属于超声波精密焊接,通常是把金属微细丝精确地焊在指定焊点。
由于这种焊接方式在集成电路、计算机电路等现代电子器件中应用很多,对焊点质量要求很高,所以焊接细导线的超声波焊接装置与点焊装置相比有了很大改进。
焊接的工具头是一细金属棒,与点焊中的传振杆相同。
与点焊装置不同的是,该系统运用两个频率不同或频率相同,但相位不同的超声波振动系统,同时向传振杆传递纵向振动,且两个振动系统的振动方向相互垂直。
这两束振动波垂直交互作用的结果可以使传振杆产生复合的弯曲振动。通过控制两束波的频率和相位,工具头可以得到多种不同的振动轨迹。
由于集成块等电路中需焊接的导线很细,焊点间距离很近,用手工操作进行焊接非常困难,为此,一般用微机控制的自动超声波细导线焊接机进行焊接作业。
6超声波钎焊复合焊接
在通常的钎焊中引入超声波振动,形成超声波钎焊复合焊接。
超声波振动经钎焊使用的加热烙铁顶端引到焊件表面处的焊料中。在超声波振动的作用下,焊料液中产生空化现象,破坏金属表面的氧化膜,并可以将氧化物及污垢带走,起到类似于搅拌的作用,使液态焊料与金属表面的浸润情况得到改善,金属液更容易渗入微细孔中,去除液态金属中的气泡,从而加速工艺过程,改善工艺质量。