[發明專利]同軸式超聲電阻耦合焊接方法

有效

• 申請號: 201510096008.7
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104708215B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張禹;羅震;李洋
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 琪琛

1.一種同軸式超聲電阻耦合焊接方法，其特征在于，該焊接方法采用一種同軸式超聲電阻耦合焊接裝置進行，該同軸式超聲電阻耦合焊接裝置包括位于被焊工件上方的上超聲聲極、同軸套設在所述上超聲聲極外部的上環形電極、位于被焊工件下方的下超聲聲極、同軸套設在所述下超聲聲極外部的下環形電極，所述上超聲聲極和所述下超聲聲極同軸設置；所述上超聲聲極和所述上環形電極間隙配合并以潤滑脂填充其間隙，所述下超聲聲極和所述下環形電極間隙配合并以潤滑脂填充其間隙；所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極連接有第一伺服加壓裝置，所述上環形電極和/或所述下環形電極連接有第二伺服加壓裝置；所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極連接于超聲發生器及換能器；所述上環形電極和所述下環形電極連接于電源；

該焊接方法包括如下步驟：

(1)預壓階段：

所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極在所述第一伺服加壓裝置的控制下對被焊工件施加第一壓力，使被焊工件的被連接區域緊密貼合；

開啟所述超聲發生器及換能器，使所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極做超聲振動；

(2)電致塑性誘導固相連接階段：

所述上環形電極和/或所述下環形電極在所述第二伺服加壓裝置的控制下對被焊工件施加第二壓力，使其與被焊工件緊密貼合；

所述第一壓力大于所述第二壓力，使被焊工件產生在所述上超聲聲極和所述下超聲聲極投影下的界面緊密貼合、而在所述上環形電極和所述下環形電極投影下的環狀區域分離的微翹曲；

所述電源輸出脈沖電流50ms～200ms，使被焊工件產生固相連接；

(3)熔核形成階段：

將所述電源輸出的脈沖電流改為直流電流，通電時間100ms～600ms，被焊工件的被連接區域形成熔核；

(4)超聲振動冷卻結晶階段：

所述電源停止輸出直流電流，繼續保持所述第一壓力和所述第二壓力并保持所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極的超聲振動50ms～200ms，被焊工件形成冶金連接。

2.一種同軸式超聲電阻耦合焊接方法，其特征在于，該焊接方法采用一種同軸式超聲電阻耦合焊接裝置進行，該同軸式超聲電阻耦合焊接裝置包括位于被焊工件上方的上超聲聲極、同軸套設在所述上超聲聲極外部的上環形電極、位于被焊工件下方的下超聲聲極、同軸套設在所述下超聲聲極外部的下環形電極，所述上超聲聲極和所述下超聲聲極同軸設置；所述上超聲聲極和所述上環形電極間隙配合并以潤滑脂填充其間隙，所述下超聲聲極和所述下環形電極間隙配合并以潤滑脂填充其間隙；所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極連接有第一伺服加壓裝置，所述上環形電極和/或所述下環形電極連接有第二伺服加壓裝置；所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極連接于超聲發生器及換能器；所述上環形電極和所述下環形電極連接于電源；

該焊接方法包括如下步驟：

(1)預壓階段：

所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極在所述第一伺服加壓裝置的控制下對被焊工件施加第一壓力，使被焊工件的被連接區域緊密貼合；

開啟所述超聲發生器及換能器，使所述上超聲聲極和/或所述下超聲聲極做超聲振動；

(2)電致塑性誘導固相連接階段：

所述上環形電極和/或所述下環形電極在所述第二伺服加壓裝置的控制下對被焊工件施加第二壓力，使其與被焊工件緊密貼合；

所述第一壓力大于所述第二壓力，使被焊工件產生在所述上超聲聲極和所述下超聲聲極投影下的界面緊密貼合、而在所述上環形電極和所述下環形電極投影下的環狀區域分離的微翹曲；

所述電源輸出脈沖電流50ms～200ms，使被焊工件產生固相連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種同軸式超聲電阻耦合焊接方法，其特征在于，所述上超聲聲極、所述下超聲聲極的端面設置有微齒或花紋。

4.根據權利要求1或2所述的一種同軸式超聲電阻耦合焊接方法，其特征在于，所述上環形電極、所述下環形電極為平面電極或弧面電極。

5.根據權利要求1或2所述的一種同軸式超聲電阻耦合焊接方法，其特征在于，所述電源包括直流電源和脈沖電源。