熱輔助超聲波增量制造設(shè)備制作及鋁銅箔焊接工藝研究.pdf

1、增量制造技術(shù)誕生于20世紀(jì)80年代，是一種新興的實(shí)體成形技術(shù)，通過將材料逐層累加最終得到零件成品，特別適合形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)、中空結(jié)構(gòu)或器件植入結(jié)構(gòu)零件的制作，常用的方式為激光燒結(jié)或電子束燒結(jié)。超聲增量制造（UAM）是近幾年才出現(xiàn)的增量制造技術(shù)，相較于傳統(tǒng)方法具有更高的加工精度，焊接過程溫度低，不產(chǎn)生弧光和煙塵，同時(shí)超聲波焊接在異種材料焊接中的優(yōu)勢，使得具有材料梯度的結(jié)構(gòu)件更容易實(shí)現(xiàn)。
　　本文自行設(shè)計(jì)制作了熱輔助大功率超聲波增量制造設(shè)

2、備，其特點(diǎn)為在焊接過程中能夠通過焊接平臺(tái)進(jìn)行加熱，提供額外的熱輸入，同時(shí)改變被焊材料的硬度、塑性等物理性能，提高超聲波焊接性能。同時(shí)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)采用兩個(gè)對(duì)稱的換能器串聯(lián)形式，能夠提供更大的超聲波焊接功率，焊接壓力也隨之變?yōu)閷?duì)稱加載形式，使焊接過程更平衡均勻。
　　本課題進(jìn)行了多層 Cu箔焊接和多層 Cu-Al箔交替焊接的工藝實(shí)驗(yàn)。在多層Cu箔焊接過程中，隨焊接層數(shù)增加，超聲能量向下層焊接界面?zhèn)鬟f分量增多，頂層焊接界面的最高溫度呈

3、下降趨勢。隨焊接壓力的增大，界面溫度和接合面剝離強(qiáng)度均先升高后下降。焊接平臺(tái)加熱后，界面溫度持續(xù)升高，但超聲作用下的溫度增量下降，剝離強(qiáng)度先升高后下降，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)剝離強(qiáng)度隨界面溫度升高而增加，最大剝離強(qiáng)度達(dá)到24.420Pa/mm，但溫度過高會(huì)導(dǎo)致材料燒損，強(qiáng)度下降。
　　多層 Cu-Al交替超聲波焊接過程中發(fā)現(xiàn)，銅箔和鋁箔的相對(duì)位置對(duì)界面結(jié)合的影響較大，相同焊接參數(shù)下，鋁上銅下的焊接方式在界面位置會(huì)產(chǎn)生更高的溫度