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焊接機廠家需求的超聲波焊接頭焊接解決方案

發布時間:2021-04-15 15:33:15作者: 東莞市大為工業科技有限公司 人氣:

超聲波焊接頭焊接解決方案:  

大為工業接到東莞一家超聲波焊接機廠家的焊接訂單,焊接產品是超聲波焊接頭,客戶想達到的效果是:

1、在已經磨損的焊接頭前端有效工作區焊接上鎢鋼片,然后再重新對鎢鋼片進行磨齒,從而實現焊接頭的二次回收利用,以節省焊接頭的采購成本;


2、鎢鋼片焊接牢固,工作時不脫落;


3、重新焊接的超聲波焊接頭工作壽命接近原一體式焊接頭的壽命。


以下為客戶提供的焊接頭的實物圖:


超聲波焊接頭焊接


針對客戶的需求,我們提出的焊接解決方案是:焊接頭前端兩側各磨掉5mm,然后在磨削面焊接上厚度為5.5mm的鎢鋼片,最后對鎢鋼片進行磨齒,焊接頭整體進行頻率修正。焊接效果圖如下:


超聲波焊接頭焊接


借鑒之前高速鋼+鎢鋼的焊接經驗,我們對鎢鋼片進行選型,并選擇合適的焊接工藝參數,焊接流程如下:

1、來料檢驗

測量焊接頭的關鍵尺寸,以決定鎢鋼片的尺寸,鎢鋼片長寬高各預留0.5mm余量,用于后續加工,鎢鋼片的尺寸為16.5mm*13.5mm*5.5mm。


2、材料加工

鎢鋼片加工到要求的尺寸,并且,表面粗糙度需達到Ra1.6以上,焊接面平行度需達到0.05mm;磨掉焊接頭前端工作面原有的齒形,保證兩側磨削面相互平行。


3、焊接

將鎢鋼片置于焊接頭磨削面,并采用大為工業特有的原子擴散焊接工藝,將鎢鋼片牢固地焊接在接頭上,從而達到各項使用功能要求。



大為工業特有的原子擴散焊接技術,相比于普通的擴散焊,有著以下優點:

(1)焊接效率高:焊接時間約30秒,生產效率極高;

(2)焊接強度高:焊接強度最高可以達到母材強度的80%;

(3)環保:整個焊接過程零排放,對環境無污染;

(4)對母體性能影響。赫麄焊接過程僅對局部加熱,對母體性能及組織結構影響小。


超聲波焊接頭焊接


4、滿焊率測試

通過顯微鏡及超聲波探傷儀,對焊接處進行檢測,主要檢驗焊接處是否有裂縫、滿焊率是否達到要求,從而初步判斷焊接頭的焊接強度,測試結果如下:


超聲波焊接頭焊接


從上圖可以看出,焊接面結合良好,未出現裂縫,滿焊率滿足要求(缺陷波幅均小于10%),初步判斷,焊接強度滿足要求(由于客戶的要求,該產品無法進行破壞性測試)。


5、高低溫沖擊測試

將焊接好的超聲波焊接頭置于高低溫沖擊箱中,進行高低溫沖擊試驗,主要是驗證產品在高低溫沖擊后,是否脫落、是否產生裂紋、是否影響內應力及是否影響產品強度等,可判斷產品的品質。


超聲波焊接頭焊接


試驗程序如下圖所示:

超聲波焊接頭焊接


其中,(1)高溫TA:+80℃;(2)低溫TB:-40℃;(3)轉換時間t2:≤3min;(4)暴露持續時間t1:30min;(5)循環次數:5次。

高低溫沖擊程序結束后,觀察焊接頭,發現焊接頭尺寸沒有發生變化,未出現裂縫、脫落等不良現象,測試通過。


6、驅動測試

驅動測試,就是將焊接頭安裝在超聲波換能器上,使用超聲波驅動器進行驅動,測試其超聲特性以及振動情況。首先,使用阻抗分析儀測試超聲波換能器的頻率及阻抗,判斷其工作頻率是否要求、內部阻抗是否足夠小,然后,使用超聲波驅動器測試其空載功率以及振動情況,即測量超聲波換能器的損耗功率,觀察其振動情況、是否發熱異常。


超聲波焊接頭焊接


測試數據如下:

表1 換能器的性能參數

編號

空載功率/W

阻抗/Ω

頻率/KHZ

是否脫落

1

270

34.56

19.51

不脫落

2

210

57.79

19.692

不脫落

3

344

44.1

19.692

不脫落


從上表可以看出:

(1)超聲波焊接頭的諧振頻率略低于20kHz,還需進一步修頻,使得超聲波焊接頭頻率接近20kHz;


(2)超聲波焊接頭阻抗不大,一體式的焊接頭阻抗小于50Ω就屬于正常(焊接后的超聲波焊接頭空載功率及阻抗會略高于一體式焊接頭,主要是由于焊接面的存在及鎢鋼片較高的高聲學阻抗,導致焊接后的超聲波焊接頭空載功率以及阻抗偏高);


(3)長時間振動測試之后,鎢鋼片均不脫落,強度合格。

從以上的測試可以看出,大為工業焊接的超聲波焊接頭,強度高,強度達到客戶的要求,幫客戶解決了問題。

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