超聲波焊接頭焊接解決方案：　　

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

1、在已經(jīng)磨損的焊接頭前端有效工作區(qū)焊接上鎢鋼片，然后再重新對鎢鋼片進行磨齒，從而實現(xiàn)焊接頭的二次回收利用，以節(jié)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：

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(cè)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：

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

1、來料檢驗

測量焊接頭的關(guān)鍵尺寸，以決定鎢鋼片的尺寸，鎢鋼片長寬高各預(yù)留0.5mm余量，用于后續(xù)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(cè)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(yè)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(yè)特有的原子擴散焊接技術(shù)，相比于普通的擴散焊，有著以下優(yōu)點：

（1）焊接效率高：焊接時間約30秒，生產(chǎn)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(huán)保：整個焊接過程零排放，對環(huán)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(jié)構(gòu)影響小。

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(jié)果如下：

從上圖可以看出，焊接面結(jié)合良好，未出現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)品在高低溫沖擊后，是否脫落、是否產(chǎn)生裂紋、是否影響內(nèi)應(yīng)力及是否影響產(chǎn)品強度等，可判斷產(chǎn)品的品質(zhì)。

試驗程序如下圖所示：

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

高低溫沖擊程序結(jié)束后，觀察焊接頭，發(fā)現(xiàn)焊接頭尺寸沒有發(fā)生變化，未出現(xiàn)裂縫、脫落等不良現(xiàn)象，測試通過。

6、驅(qū)動測試

驅(qū)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(qū)動器進行驅(qū)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(nèi)部阻抗是否足夠小，然后，使用超聲波驅(qū)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(fā)熱異常。

測試數(shù)據(jù)如下：

表1 換能器的性能參數(shù)

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(yè)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。