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(jī)廠家的焊接訂單，焊接產(chǎn)品是超聲波焊接頭，客戶(hù)想達(dá)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(duì)鎢鋼片進(jìn)行磨齒，從而實(shí)現(xiàn)焊接頭的二次回收利用，以節(jié)省焊接頭的采購(gòu)成本；

2、鎢鋼片焊接牢固，工作時(shí)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(hù)提供的焊接頭的實(shí)物圖：

針對(duì)客戶(hù)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(duì)鎢鋼片進(jìn)行磨齒，焊接頭整體進(jìn)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(yàn)，我們對(duì)鎢鋼片進(jìn)行選型，并選擇合適的焊接工藝參數(shù)，焊接流程如下：

1、來(lái)料檢驗(yàn)

測(cè)量焊接頭的關(guān)鍵尺寸，以決定鎢鋼片的尺寸，鎢鋼片長(zhǎng)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(dá)到Ra1.6以上，焊接面平行度需達(dá)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(kuò)散焊接工藝，將鎢鋼片牢固地焊接在接頭上，從而達(dá)到各項(xiàng)使用功能要求。

大為工業(yè)特有的原子擴(kuò)散焊接技術(shù)，相比于普通的擴(kuò)散焊，有著以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）焊接效率高：焊接時(shí)間約30秒，生產(chǎn)效率極高；

（2）焊接強(qiáng)度高：焊接強(qiáng)度最高可以達(dá)到母材強(qiáng)度的80%；

（3）環(huán)保：整個(gè)焊接過(guò)程零排放，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；

（4）對(duì)母體性能影響小：整個(gè)焊接過(guò)程僅對(duì)局部加熱，對(duì)母體性能及組織結(jié)構(gòu)影響小。

4、滿焊率測(cè)試

通過(guò)顯微鏡及超聲波探傷儀，對(duì)焊接處進(jìn)行檢測(cè)，主要檢驗(yàn)焊接處是否有裂縫、滿焊率是否達(dá)到要求，從而初步判斷焊接頭的焊接強(qiáng)度，測(cè)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(qiáng)度滿足要求（由于客戶(hù)的要求，該產(chǎn)品無(wú)法進(jìn)行破壞性測(cè)試）。

5、高低溫沖擊測(cè)試

將焊接好的超聲波焊接頭置于高低溫沖擊箱中，進(jìn)行高低溫沖擊試驗(yàn)，主要是驗(yàn)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(qiáng)度等，可判斷產(chǎn)品的品質(zhì)。

試驗(yàn)程序如下圖所示：

其中，（1）高溫TA：+80℃；（2）低溫TB：-40℃；（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間t2：≤3min；（4）暴露持續(xù)時(shí)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(méi)有發(fā)生變化，未出現(xiàn)裂縫、脫落等不良現(xiàn)象，測(cè)試通過(guò)。

6、驅(qū)動(dòng)測(cè)試

驅(qū)動(dòng)測(cè)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(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，測(cè)試其超聲特性以及振動(dòng)情況。首先，使用阻抗分析儀測(cè)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(dòng)器測(cè)試其空載功率以及振動(dòng)情況，即測(cè)量超聲波換能器的損耗功率，觀察其振動(dòng)情況、是否發(fā)熱異常。

測(cè)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(jìn)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(huì)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(xué)阻抗，導(dǎo)致焊接后的超聲波焊接頭空載功率以及阻抗偏高）；

（3）長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)測(cè)試之后，鎢鋼片均不脫落，強(qiáng)度合格。

從以上的測(cè)試可以看出，大為工業(yè)焊接的超聲波焊接頭，強(qiáng)度高，強(qiáng)度達(dá)到客戶(hù)的要求，幫客戶(hù)解決了問(wèn)題。