電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及適用于箔材與薄板的超聲波焊接技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波點(diǎn)焊作為一種優(yōu)質(zhì)高效的固相焊接方法，廣泛應(yīng)用于各種金屬箔材與薄板的連接應(yīng)用場(chǎng)合。但是在其焊接過(guò)程中需要被焊工件界面間產(chǎn)生劇烈的塑性變形實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因此超聲波焊接很難用于含高硬度材料的焊接場(chǎng)合。
[0003]在金屬材料塑性變形的過(guò)程中，向其變形區(qū)通過(guò)超過(guò)一定臨界值的直流或脈沖電流，會(huì)出現(xiàn)材料變形抗力急劇下降，塑性明顯提高的現(xiàn)象，稱為金屬的電致塑性。利用電致塑性效應(yīng)可大幅提高材料成型極限，使常規(guī)條件下難以成型或低塑性的材料的變形加工成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于如何對(duì)高硬度金屬材料或含高硬度金屬材料高效地進(jìn)行焊接，提供一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，該裝置可以將電致塑性效應(yīng)引入超聲波點(diǎn)焊的工藝中，從而用超聲波點(diǎn)焊的方法實(shí)現(xiàn)含硬質(zhì)金屬工件的固相連接。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，包括位于被焊工件上方的上超聲振動(dòng)聲極和位于被焊工件下方的下超聲振動(dòng)聲極，所述上超聲振動(dòng)聲極和所述下超聲振動(dòng)聲極同軸設(shè)置；所述上超聲振動(dòng)聲極周圍環(huán)形均布有貼合于被焊工件上表面的上電刷陣列，所述下超聲振動(dòng)聲極周圍環(huán)形均布有貼合于被焊工件下表面的下電刷陣列；
[0007]所述上超聲振動(dòng)聲極和/或所述下超聲振動(dòng)聲極連接有伺服加壓裝置；
[0008]所述上超聲振動(dòng)聲極通過(guò)變幅桿連接于超聲發(fā)生器及換能器；
[0009]所述上電刷陣列和所述下電刷陣列分別連接于電源。
[0010]所述上超聲振動(dòng)聲極、所述下超聲振動(dòng)聲極的端面設(shè)置有微齒或花紋。
[0011]所述電源包括直流電源或脈沖電源。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013](一)本發(fā)明可以在超聲波點(diǎn)焊中引入電致塑性效應(yīng)，使利用超聲波點(diǎn)焊這種固相焊接方法焊接硬質(zhì)金屬成為了可能。
[0014]( 二)本發(fā)明可以在焊接過(guò)程中使金屬基于電致塑性作用而易發(fā)生塑性變形，因此對(duì)超聲波焊接的超聲振動(dòng)聲極磨損較小。
[0015](三)本發(fā)明在焊接過(guò)程中由于電流通過(guò)金屬會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，從而能夠彌補(bǔ)超聲波焊接中常見(jiàn)的能量不足現(xiàn)象，避免未焊合等焊接缺陷的出現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明所提供的電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的A向視圖。
[0018]圖中:1、上超聲振動(dòng)聲極；2、下超聲振動(dòng)聲極；3、被焊工件；4、上電刷陣列；5、下電刷陣列；6、變幅桿；7、超聲發(fā)生器及換能器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0020]如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)了一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，主要包括上超聲振動(dòng)聲極1、下超聲振動(dòng)聲極2、上電刷陣列4、下電刷陣列5、伺服加壓裝置、變幅桿6、超聲發(fā)生器及換能器7、電源。
[0021]上超聲振動(dòng)聲極I和下超聲振動(dòng)聲極2均為低聲阻的粉末冶金材料制成的圓柱體結(jié)構(gòu)，直徑均為6mm，高度均為15mm。上超聲振動(dòng)聲極I位于被焊工件3上方，下超聲振動(dòng)聲極2位于被焊工件3下方，上超聲振動(dòng)聲極I和下超聲振動(dòng)聲極2上下同軸設(shè)置。根據(jù)焊接材料不同，上超聲振動(dòng)聲極I和下超聲振動(dòng)聲極2的端面可以為平面，也可以設(shè)置有微齒或花紋，以確保有效傳遞超聲能量。上超聲振動(dòng)聲極I可做垂直于被焊工件3表面的超聲頻率振動(dòng)、沿著自身軸線的超聲扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或平行于工件表面的平動(dòng)。下超聲振動(dòng)聲極2在焊接過(guò)程中保持固定不動(dòng)。
[0022]上電刷陣列4和下電刷陣列5均由8個(gè)圓周均布地能承載4kA最大電流的銅制電刷組成。上電刷陣列4的8個(gè)電刷環(huán)形均布于上超聲振動(dòng)聲極I周圍，并且其端部貼合于上部被焊工件3上表面；下電刷陣列5的8個(gè)電刷環(huán)形均布于下超聲振動(dòng)聲極2周圍，并且其端部貼合于下部被焊工件3下表面。上電刷陣列4以上超聲振動(dòng)聲極I為圓心圓周均勻布置、下電刷陣列5以下超聲振動(dòng)聲極2為圓心圓周均勻布置，可以有效的將超聲振動(dòng)的能量與電阻產(chǎn)生的熱量同時(shí)作用于焊點(diǎn)處，為焊接工藝中引入電致塑性效應(yīng)打下重要基礎(chǔ)。
[0023]伺服加壓裝置為壓力焊領(lǐng)域常見(jiàn)的以伺服電機(jī)提供加壓力矩的裝置，可以同時(shí)控制上上超聲振動(dòng)聲極I和下超聲振動(dòng)聲極2進(jìn)行加壓，也可以單獨(dú)控制上超聲振動(dòng)聲極I或下超聲振動(dòng)聲極2加壓。
[0024]超聲發(fā)生器及換能器6通過(guò)變幅桿連接上超聲振動(dòng)聲極1，下超聲振動(dòng)聲極2固定不動(dòng)。超聲發(fā)生器及換能器為超聲波點(diǎn)焊領(lǐng)域常用的發(fā)生器及換能器，通過(guò)聲學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生諧振，通過(guò)上超聲振動(dòng)聲極I對(duì)被焊工件3施加超聲振動(dòng)，從而使被焊工件3貼合面發(fā)生相對(duì)摩擦，從而實(shí)現(xiàn)固相焊接。
[0025]電源可以選用直流電源或脈沖電源。電源分別連接上電刷陣列4和下電刷陣列5，對(duì)其輸出直流電流或脈沖電流，從而引發(fā)電致塑性效應(yīng)。
[0026]利用本發(fā)明的電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置可以對(duì)同種硬質(zhì)金屬、異種硬質(zhì)金屬以及硬質(zhì)金屬和軟金屬等不同焊接工件組合形式進(jìn)行焊接。焊接過(guò)程中先由伺服加壓裝置控制上超聲振動(dòng)聲極I和下超聲振動(dòng)聲極2對(duì)被焊工件3加壓，并由超聲發(fā)生器及換能器6控制上超聲振動(dòng)聲極I對(duì)被焊工件3表面進(jìn)行超聲頻率振動(dòng)，使被焊工件3之間產(chǎn)生固相連接，隨后上電刷陣列4和下電刷陣列5向被焊工件3通電，此時(shí)被焊工件3發(fā)生電致塑性效應(yīng)，在超聲振動(dòng)與摩擦下實(shí)現(xiàn)固相連接，電流通過(guò)工件會(huì)誘發(fā)電致塑性效應(yīng)并且產(chǎn)生焦耳熱，從而減小常規(guī)超聲波金屬焊接過(guò)程中未焊合的傾向。
[0027]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，其特征在于，包括位于被焊工件上方的上超聲振動(dòng)聲極和位于被焊工件下方的下超聲振動(dòng)聲極，所述上超聲振動(dòng)聲極和所述下超聲振動(dòng)聲極同軸設(shè)置；所述上超聲振動(dòng)聲極周圍環(huán)形均布有貼合于被焊工件上表面的上電刷陣列，所述下超聲振動(dòng)聲極周圍環(huán)形均布有貼合于被焊工件下表面的下電刷陣列； 所述上超聲振動(dòng)聲極和/或所述下超聲振動(dòng)聲極連接有伺服加壓裝置； 所述上超聲振動(dòng)聲極通過(guò)變幅桿連接于超聲發(fā)生器及換能器； 所述上電刷陣列和所述下電刷陣列分別連接于電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，其特征在于，所述上超聲振動(dòng)聲極、所述下超聲振動(dòng)聲極的端面設(shè)置有微齒或花紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，其特征在于，所述電源包括直流電源或脈沖電源。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電致塑性超聲波點(diǎn)焊裝置，包括同軸設(shè)置的上超聲振動(dòng)聲極和下超聲振動(dòng)聲極，上超聲振動(dòng)聲極周圍環(huán)形均布有貼合于被焊工件的上電刷陣列，下超聲振動(dòng)聲極周圍環(huán)形均布有貼合于被焊工件的下電刷陣列；上超聲振動(dòng)聲極和/或下超聲振動(dòng)聲極連接有伺服加壓裝置；上超聲振動(dòng)聲極通過(guò)變幅桿連接于超聲發(fā)生器及換能器；上電刷陣列和下電刷陣列分別連接于電源。本發(fā)明可以在超聲波點(diǎn)焊中引入電致塑性效應(yīng)，使利用超聲波點(diǎn)焊這種固相焊接方法焊接硬質(zhì)金屬成為了可能，并且對(duì)超聲波焊接的超聲振動(dòng)聲極磨損較小，還能夠彌補(bǔ)超聲波焊接中常見(jiàn)的能量不足現(xiàn)象，避免未焊合等焊接缺陷的出現(xiàn)。
【IPC分類】B23K20-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104690414
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510095375
【發(fā)明人】張禹, 羅震, 李洋
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日