協(xié)和超聲波金屬焊接機的發(fā)展跟形成
發(fā)布時間：2023/6/13 點擊：822次
協(xié)和超聲波金屬焊接技術是19世紀30年代偶然發(fā)現(xiàn)的。當時在做電流點焊電極加超聲波振動試驗時發(fā)現(xiàn)不通電流也能進行焊接，因而發(fā)展了超聲金屬冷焊技術。雖然協(xié)和超聲波金屬焊接技術的發(fā)現(xiàn)比超聲波塑料焊接要早，但目前應用較廣的還是超聲波塑料焊接，這是因為超聲波塑料焊接對于焊頭質量和換能器功率的要求要比金屬焊接低得多。所以，由于受超聲波換能器功率的限制，多年來超聲波焊接技術在金屬焊接領域沒有得到很好的應用和發(fā)展，主要局限于金屬點焊、滾焊、線束和封管4個方面。
超聲波增材制造裝備的關鍵是大功率超聲波換能器，美國采用推-挽（push-pull）技術，通過將兩個換能器串聯(lián)，成功制造出了9kW大功率超聲波換能器，推-挽（push-pull）式超聲波換能器原理如圖1所示。大功率超聲波換能器的出現(xiàn)使得超聲波焊接技術能夠對一定厚度金屬箔材實現(xiàn)大面積快速固結成形，為超聲波增材制造技術的發(fā)展奠定了技術基礎。
超聲波固結成形技術是采用大功率超聲波能量，以金屬箔材作為原料，利用金屬層與層之間振動摩擦而產生的熱量，促進界面間金屬原子的相互擴散并形成固態(tài)冶金結合，從而實現(xiàn)逐層累加的增材制造成形。圖2為超聲波固結原理示意圖，當上層的金屬箔材在超聲波壓頭的驅動下相對于下層箔材高頻振動時，由于摩擦生熱導致箔材之間凸起部分溫度升高，在靜壓力的作用下發(fā)生塑性變形，同時處于超聲能場的金屬原子將發(fā)生擴散形成界面結合，從而實現(xiàn)金 屬逐層增材固結成形制造。將增材快速成形與數(shù)控銑削等工藝相結合，形成超聲波固結成形與制造一體化的3D打印技術。
