異種合金材料的超聲焊接工藝及其機理研究.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動來實現(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)被廣泛應用于工業(yè)領域，但目前對焊接接頭的結(jié)合機理研究還存在不足。為了更好的運用這項技術(shù)，本文針對異種合金材料（鋰電池金屬極片0.1mm厚度的鋁/鍍鎳鋼片）進行超聲焊接，對其結(jié)合強度和連接機理進行深入的研究。
　　試驗中，本文首先通過CETR型樣品測試系統(tǒng)獲得接頭的剝離強度值，分別采用單因素變量法和正交

2、試驗法分析不同焊接工藝對接頭強度的影響程度。隨后，采用數(shù)字顯微硬度計測量接頭硬度值，獲得不同焊接工藝對焊縫組織細化程度的變化規(guī)律;進一步采用分階振幅與恒定振幅進行焊接試驗，分析不同焊接模式對接頭結(jié)合強度和表面形貌的影響作用。最后，利用3D激光掃描顯微鏡對焊縫組織進行觀察并總結(jié)分析超聲焊接接頭的結(jié)合機理。
　　結(jié)果表明，通過單因素分析得到三種焊接工藝參數(shù)（焊接時間、焊接振幅和焊接壓強）對接頭強度都有一定程度的影響，而正交分析得到焊接

3、振幅對接頭強度的影響最大。硬度測量得到焊接振幅對接頭硬度的影響程度大于焊接時間，說明焊接振幅可提高金屬晶粒的細化程度。采用分階振幅可獲得更高強度的焊接接頭且其標準差小，減少了接頭表面與工具頭的粘附現(xiàn)象，剝離試驗前的焊件表面相對平整，有效防止了較軟金屬產(chǎn)生裂痕。對焊縫微觀組織形貌進行觀察得到，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對接頭的形成過程起了關鍵作用，是實現(xiàn)固相連接的基礎