[發明專利]一種摩擦焊接輔助超聲波焊接的方法及裝置

在審

• 申請號: 201610222826.1
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105750721A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 張洪延
• 申請（專利權）人: 張洪延
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 杜鵑花

技術領域

本發明涉及超聲波焊接，具體地說是一種摩擦焊接輔助超聲波焊接的方法及裝置。

背景技術

超聲波焊接是通過超聲波發生器將50/60赫茲電流轉換成15、20、30或40KHz電能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區域，振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能，將材料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工金屬材料。

超聲波焊接過程中，焊頭的高頻振動使得與其接觸的工件表面產生熱量，熱量通過該工件傳導到與另一工件，兩個工件之間的高溫使得工件熔化粘為一體，或通過熱塑性變形將工件連接起來。可見，兩個待焊工件焊縫之間的高熱量是實現焊接的必要條件，通過其他方式實現兩個待焊接工件接觸面之間的高溫，可以輔助超聲波焊接，提高焊接效率。

摩擦焊機，利用工件端面相互摩擦產生的熱量使之達到塑性狀態，然后頂鍛完成焊接的方法，即摩擦焊機可使工件端面之間產生熱量，如何將摩擦產生的熱量應用到超聲波焊接中，提高超聲波焊接的速度是需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的技術任務是針對以上不足，提供一種摩擦焊接輔助超聲波焊接的方法及裝置，來解決溫度限定超聲波焊接速度和質量的問題，實現高速、高質量超聲波焊接。

本發明的技術任務是按以下方式實現的，

一種摩擦焊接輔助超聲波焊接的方法，步驟為：

S1、將工件Ⅰ和工件Ⅱ放置在工作臺上，且工件Ⅰ和工件Ⅱ通過夾具固定為一體組成待焊工件；

S2、工件Ⅰ和工件Ⅱ之間待焊接部位的頂面為焊面Ⅰ，工件Ⅰ和工件Ⅱ之間待焊接部位的底面為焊面Ⅱ，焊面Ⅰ與焊面Ⅱ中一個為加熱焊面、另一個為超聲波焊面；

S3、超聲波焊接裝置的焊頭和摩擦焊接裝置的焊頭相對的設置在待焊工件的上下兩側面上，且超聲波焊接裝置的焊頭位于超聲波焊面上，摩擦焊接裝置的焊頭位于加熱焊面上；

S4、在超聲波焊接面上沿焊接方向進行超聲波焊接，同時在加熱焊面上沿焊接方向進行摩擦焊接，用于為超聲波焊接輔助加熱的摩擦焊接與超聲波焊接同步進行。

摩擦焊接裝置的焊頭在加熱焊面上進行順時針旋轉或逆時針旋轉并產生摩擦熱，所述摩擦熱傳導到工件Ⅰ和工件Ⅱ之間的待焊接界面。

工件Ⅰ和工件Ⅱ靜止，摩擦焊接裝置的焊頭在加熱焊面上沿著焊接方向旋轉移動，超聲波焊接裝置的焊頭在超聲波焊面上沿著焊接方向振動移動。

工件Ⅰ和工件Ⅱ沿著焊接方向同步移動，摩擦焊接裝置的焊頭在加熱焊面上旋轉，超聲波焊接裝置的焊頭在超聲波焊面上振動。

一種摩擦焊接輔助超聲波焊接的裝置，包括摩擦焊接裝置、超聲波焊接裝置、支撐架、框體、工作臺、焊頭支架Ⅰ和焊頭支架Ⅱ，框體固定在支撐架的上端，焊頭支架Ⅰ和焊頭支架Ⅱ相對的設置在框體的左右兩側，摩擦焊接裝置的焊頭通過焊頭行走機構Ⅰ與焊頭支架Ⅰ滑動連接，超聲波焊接裝置的焊頭通過焊頭行走機構Ⅱ與焊頭支架Ⅱ滑動連接，且摩擦焊接裝置的焊頭和超聲波焊接裝置的焊頭均靠近工作臺。

工作臺設置在框體上，工作臺通過工作臺行走機構與框體滑動連接，工作臺為中部開有方槽的條形板，工作臺的前后兩側分別設置有夾具。

所述焊頭支架Ⅰ包括左固定桿Ⅰ和右固定桿Ⅰ，左固定桿Ⅰ和右固定桿Ⅰ相對的設置在框體的左右兩側；

焊頭行走機構Ⅰ包括滑軌Ⅰ、滑塊Ⅰ和驅動裝置Ⅰ，滑軌Ⅰ的兩端分別固定在左固定桿Ⅰ和右固定桿Ⅰ上，摩擦焊接裝置的焊頭固定在滑塊Ⅰ上，驅動裝置Ⅰ驅動滑塊Ⅰ在滑軌Ⅰ上左右移動。

所述焊頭支架Ⅱ包括左固定桿Ⅱ和右固定桿Ⅱ，左固定桿Ⅱ和右固定桿Ⅱ相對的設置在框體的左右兩側；

焊頭行走機構Ⅱ包括滑軌Ⅱ、滑塊Ⅱ和驅動裝置Ⅱ，滑軌Ⅱ的兩端分別固定在左固定桿Ⅱ和右固定桿Ⅱ上，摩擦焊接裝置的焊頭固定在滑塊Ⅱ上，驅動裝置Ⅱ驅動滑塊Ⅱ在滑軌Ⅱ上左右移動。

所述工作臺行走機構包括驅動裝置Ⅲ、滑軌Ⅲ、滑軌IV、與滑軌Ⅲ滑動連接的滑塊組Ⅲ以及與滑軌IV滑動連接的滑塊組IV，滑軌Ⅲ和滑軌IV相對的設置在框體的前后兩側面上，工作臺的底面分別與滑塊組Ⅲ和滑塊組IV固定連接，驅動裝置Ⅲ分別驅動滑塊Ⅲ在滑軌Ⅲ上左右移動、滑塊IV在滑軌IV上左右移動。

本發明的一種摩擦焊接輔助超聲波焊接的方法及裝置具有以下優點：

1、本發明通過摩擦焊接為待焊工件提供熱量，用以輔助超聲波焊接，提高了超聲波焊接的速度；