?異種金屬焊接存在的問題

異種金屬的焊接在我們超聲波行業(yè)經(jīng)常會遇到三種材質(zhì)銅、鋁、鎳之間相互進行焊接，且超聲波焊接后導電性以及強度性能良好。

異種金屬焊接所存在的一些固有問題阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構(gòu)成和性能，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結(jié)晶特點不同，又易形成性能不好的、成分變化的過渡層。

另外，由于處在高溫的時間長，這一區(qū)域的擴散層會擴大，會進一步使金屬的不均勻性增加。對不同類型的塑料焊接時，兩塑料之間溫度有差異的影響，對加熱板的制造和加工增加了一定的難度，也會出現(xiàn)強度不足的現(xiàn)象。而且異種金屬焊接時或焊后經(jīng)熱處理或經(jīng)高溫運行后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)低合金一側(cè)的碳通過焊縫邊界向高合金焊縫中“遷移”的現(xiàn)象，分別在熔合線兩側(cè)形成脫碳層和增碳層，在低合金一側(cè)母材形成脫碳層，在高合金焊縫一側(cè)形成增碳層。

防礙和阻止異種金屬結(jié)構(gòu)的使用和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.在室溫下，異種金屬焊接接頭區(qū)的機械性能（如拉伸、沖擊、彎曲等）一般優(yōu)于被焊母材的性能，但高溫下或高溫長期運行后，接頭區(qū)的性能劣于母材。

2.在奧氏體焊縫與珠光體母材之間存在一個馬氏體過渡區(qū)，該區(qū)韌性較低，是一個高硬度脆性層，也是導致構(gòu)件失效破壞的薄弱區(qū)，它會降低焊接結(jié)構(gòu)的使用可靠性。

3.焊后熱處理或高溫運行過程中碳遷移會導致在熔合線兩側(cè)分別形成增碳層和脫碳層。一般認為脫碳層由于碳的減少而導致該區(qū)域組織、性能發(fā)生較大變化（一般是劣化），從而使得該區(qū)域容易在服役過程中發(fā)生早期失效。但無論如何，只要是熔焊，總有部分母材熔入焊縫而引起稀釋，另外，還會形成諸如金屬間化合物、共晶體等。很多服役中的高溫管線或者試驗中的高溫管線的失效部位都集中在脫碳層。

4.失效與時間、溫度和交變應力等條件有關(guān)。

5.焊后熱處理不能消除接頭區(qū)的殘余應力分布。

6.化學成分的不均勻性。

異種金屬焊接的時候，由于焊縫兩側(cè)的金屬和焊縫的合金成分有著明顯的差別，焊接過程中，母材和焊材都會熔化并相互混合，混合的均勻程度隨著焊接工藝的改變而改變，而且焊接接頭不同的位置，混合均勻程度也有很大差異，這就造成了焊接接頭化學成分的不均勻性。轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換成用于超聲波的機械振動能，調(diào)壓裝置負責傳輸轉(zhuǎn)變后的機械能至超聲波焊接機的焊頭。

7.金相組織的不均勻性。

由于焊接接頭化學成分的不連續(xù)，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各個區(qū)域出現(xiàn)不同的組織，往往在某些區(qū)域出現(xiàn)極其復雜的組織結(jié)構(gòu)。

8.性能的不連續(xù)性。

焊接接頭的化學成分和金相組織的差異，帶來了焊接接頭力學性能的不同。沿焊接接頭的各個區(qū)域強度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、持久性能都有很大差別。我們生產(chǎn)的每一套超聲波焊頭加工和超聲波模具加工，不管是標準產(chǎn)品還是根據(jù)客戶要求定制的，都會經(jīng)過反復的測試。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，異種金屬焊接接頭在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。

塑料的超聲波焊接性能

塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料可塑但不可逆。次加熱時可熔化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學反應，交聯(lián)固化變硬而形成固體；但這種變化時不可逆的，當重新受熱加壓時，熱固性塑料不能再次熔化。因此，超聲波焊接不能焊接熱固性塑料。電器業(yè)：電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計算機鍵盤、電風扇、電池…等。熱塑性塑料可塑又可逆；當加熱形成固體后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅經(jīng)歷形態(tài)的變化，是可逆的；重新加熱和加壓時，能夠重新熔化并再次形成固體。超聲波焊接能夠焊接大部分的熱塑性塑料。

熱塑性塑料又分為無定形塑料和半結(jié)晶塑料，由于二者的分子結(jié)構(gòu)和排布不同，二者的超聲波焊接性能又有所差別。

無定形塑料的分子結(jié)構(gòu)呈隨機分布，沒有一個明確的熔點Tm，其在一個很廣泛的溫度范圍內(nèi)逐步軟化、熔化和流動；而不是一旦加熱到某個溫度就立即從固體熔化，然后又立即固化。無定形塑料這種特性非常易于傳導超聲波振動能力，能夠在較大的壓力和振幅范圍內(nèi)進行超聲波焊接。2、激光焊接塑料的特點：焊接縫尺寸精密、牢固、不透氣及不漏水，部件表面能夠嚴密地連接起來。

半結(jié)晶塑料的分子結(jié)構(gòu)在局部呈規(guī)律性分布，有一個明確的熔點Tm，在溫度達到熔點之前，半結(jié)晶塑料始終保持著固態(tài)；當溫度達到熔點后，整個分子鏈立刻開始運動，并立即固化。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過程區(qū)別如圖所示。

半結(jié)晶塑料呈規(guī)律性分布的分子結(jié)構(gòu)類似于彈簧，非常容易吸收高頻的超聲波振動能量，使得能量很難從焊頭傳導到焊接界面，必須有足夠大的超聲波能量才能使得半結(jié)晶塑料熔化。因此，相對于無定形塑料，半結(jié)晶塑料比較難焊接。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為16HZ～20KHz(千赫茲)。為了使得半結(jié)晶塑料獲得較高的焊接質(zhì)量，往往需要考慮更多的因素，例如，較高的振幅、合適的焊接界面設計、焊頭的接觸、焊接的距離以及焊接夾具等。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的超聲波焊接難易程度如表2所示。

塑料熱板焊接機的工作步驟，清晰詳細！

（一）復位狀態(tài)：塑料處于工作停止狀態(tài)或者一個工作循環(huán)起始狀態(tài)，當整個工作循環(huán)處于自動狀態(tài)時，將塑料加工件人工放置在上、下模具中，組用俠具固定。

（二）熱板進位狀態(tài)：按下啟動按鈕，熱板在氣缸的推動作用下，滑移到加熱位，上、 下冷模在在2只氣缸的推動下移動到熱熔位置，進而使上、下塑料件與加熱板接觸，然后塑料件焊接面開始熔化。

（三）塑料件熱熔狀態(tài)：在一定時間內(nèi)，通過加熱板將熱量傳遞給塑料件，使塑料件充分熔化。

（四）加熱時間到，熔接上、下塑料件在模具中同時離開熱板一段距離，緊接著迅速撤走加熱板。

（五）上、下塑料件在氣缸作用下合模，在預先設定的時間內(nèi)進行固化處理，使兩塑料件熔接為一體，完成焊接。熔接后可達到水密、氣密的要求，適用于各種形狀大小和材質(zhì)的熱塑性塑料件熔接。

（六）保壓時間到，從下模中取出焊接成品，設備處于復位狀態(tài)，開始下一個工作循環(huán)。