異種合金材料的超聲焊接工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、超聲金屬焊接的工作原理是在工件上施加壓力以及高頻剪切運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料間的固態(tài)連接，是一種高效、便捷的焊接加工技術(shù)。雖然超聲金屬焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，但目前對(duì)焊接接頭的結(jié)合機(jī)理研究還存在不足。為了更好的運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，本文針對(duì)異種合金材料（鋰電池金屬極片0.1mm厚度的鋁/鍍鎳鋼片）進(jìn)行超聲焊接，對(duì)其結(jié)合強(qiáng)度和連接機(jī)理進(jìn)行深入的研究。
　　試驗(yàn)中，本文首先通過(guò)CETR型樣品測(cè)試系統(tǒng)獲得接頭的剝離強(qiáng)度值，分別采用單因素變量法和正交

2、試驗(yàn)法分析不同焊接工藝對(duì)接頭強(qiáng)度的影響程度。隨后，采用數(shù)字顯微硬度計(jì)測(cè)量接頭硬度值，獲得不同焊接工藝對(duì)焊縫組織細(xì)化程度的變化規(guī)律;進(jìn)一步采用分階振幅與恒定振幅進(jìn)行焊接試驗(yàn)，分析不同焊接模式對(duì)接頭結(jié)合強(qiáng)度和表面形貌的影響作用。最后，利用3D激光掃描顯微鏡對(duì)焊縫組織進(jìn)行觀察并總結(jié)分析超聲焊接接頭的結(jié)合機(jī)理。
　　結(jié)果表明，通過(guò)單因素分析得到三種焊接工藝參數(shù)（焊接時(shí)間、焊接振幅和焊接壓強(qiáng)）對(duì)接頭強(qiáng)度都有一定程度的影響，而正交分析得到焊接

3、振幅對(duì)接頭強(qiáng)度的影響最大。硬度測(cè)量得到焊接振幅對(duì)接頭硬度的影響程度大于焊接時(shí)間，說(shuō)明焊接振幅可提高金屬晶粒的細(xì)化程度。采用分階振幅可獲得更高強(qiáng)度的焊接接頭且其標(biāo)準(zhǔn)差小，減少了接頭表面與工具頭的粘附現(xiàn)象，剝離試驗(yàn)前的焊件表面相對(duì)平整，有效防止了較軟金屬產(chǎn)生裂痕。對(duì)焊縫微觀組織形貌進(jìn)行觀察得到，超聲焊接可破碎金屬表面氧化膜且結(jié)合區(qū)未發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的熔化現(xiàn)象，但其界面處的金屬鍵合作用和物理冶金反應(yīng)對(duì)接頭的形成過(guò)程起了關(guān)鍵作用，是實(shí)現(xiàn)固相連接的基礎(chǔ)