一、超聲波金屬焊接機(jī)經(jīng)歷的三個(gè)階段：

（1）振動(dòng)摩擦階段：超聲波金屬焊接的第一個(gè)過程主要是摩擦過程，其相對(duì)摩擦速度與摩擦焊相近，只是振幅僅僅為幾十微米。這一 過程的主要作用是排除焊件表面的油污、氧化物等雜質(zhì)，使純將的金屬表面暴露出來。焊接時(shí)，由于上聲極的超聲波振動(dòng)，使其與上焊件之間產(chǎn)生摩擦而造成暫時(shí)的 連接，然后通過它們直接將超聲波振動(dòng)能傳遞到焊件間的接觸表面上，在此產(chǎn)生劇烈的相對(duì)摩擦，由初期個(gè)別凸點(diǎn)之間的摩擦逐漸擴(kuò)大到面摩擦，同時(shí)破壞、排擠和 分散表面的氧化膜及其他附著物。

（2）溫度升高階段：在繼續(xù)的超聲波往復(fù)摩擦過程中，接觸表面溫度升高（焊區(qū)的溫度約為金屬熔點(diǎn)的35％～50％），變形抗力 下降，在靜壓力和彈性機(jī)械振動(dòng)引起的交變節(jié)應(yīng)力的共同作用下，焊件間接觸表面的塑性流動(dòng)不斷進(jìn)行，使已被破碎的氧化膜繼續(xù)分散甚至深入到被焊材料內(nèi)部，促 使純金屬表面的原子無限接近到原子能發(fā)生引力作用的范圍內(nèi)，出現(xiàn)原子擴(kuò)散及相互結(jié)合，形成共同的晶?；虺霈F(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象。

（3）固相接合階段：隨著摩擦過程的進(jìn)行，微觀接觸面積越來越大，接觸部分的塑性變形也不斷增加，焊接區(qū)內(nèi)甚至形成渦流狀的塑 性流動(dòng)層，出現(xiàn)焊件間的機(jī)械咬合。焊接初期咬合點(diǎn)較少，咬合面積也較少，接合強(qiáng)度不高，很快被超聲波振動(dòng)所引起的切應(yīng)力所破壞。隨著焊接過程的進(jìn)行，咬合 點(diǎn)數(shù)和咬合面積逐漸增加，當(dāng)焊件之間的結(jié)合力超過上聲極與上焊件之間的結(jié)合力時(shí)，切向振動(dòng)不能切斷焊件之間的結(jié)合，形成牢固的接頭。

二、超聲波金屬焊接機(jī)的原理

超聲波金屬焊接機(jī)接頭的形成主要由振動(dòng)剪切力、靜壓力和焊區(qū)的溫升三個(gè)因素所決定，它們之間相互影響，相互制約，并和焊件的厚 度、表面狀態(tài)及其常溫性能有關(guān)。

（1）機(jī)械嵌合：超聲波金屬焊接接頭中常見到兩焊件接觸處形成塑性流動(dòng)層，并呈現(xiàn)犬牙交錯(cuò)的機(jī)械嵌合，這種接合對(duì)連接強(qiáng)度起到 有利的作用，但并不是金屬的連接，在金屬與非金屬之間的超聲波金屬焊接接時(shí)，這種機(jī)械嵌合作用占主導(dǎo)地位。

（2）金屬原子間的鍵合：在超聲波金屬焊接接接頭中，焊接界面之間存在大量被歪扭的晶粒，這些晶粒是跨越界面的“公共晶粒”， 其尺寸與母材金屬的晶粒無明顯差別，接頭不存在明顯的界面，兩材料之間通過金屬原子的鍵合而連在一起。可以認(rèn)為，在焊接開始時(shí)，待焊材料在摩擦功的作用下 發(fā)生強(qiáng)烈的變形和塑性流動(dòng)，特別是氧化膜去除或破碎以后，為純凈金屬表面之間的接觸創(chuàng)造了條件，而繼續(xù)的超聲彈性機(jī)械振動(dòng)以及溫升，又進(jìn)一步造成金屬晶格 上的原子處于受激狀態(tài)，當(dāng)金屬原子相互接近到0.1～0.3nm時(shí)，就有可能出現(xiàn)原子間相互作用的反應(yīng)區(qū)，形成金屬鍵。

（3）金屬間的物理冶金：超聲波金屬焊接接中還存在著由于摩擦生熱所引起的再結(jié)晶、擴(kuò)散、相變以及金屬間化合物形成等冶金過 程。到目前為止，該方面的研究較少，缺乏必要的證據(jù)，特別是短時(shí)間焊接時(shí)，接頭中不一定出現(xiàn)再結(jié)晶組織強(qiáng)相變，但仍然能夠形成接頭，由此可知，再結(jié)晶，擴(kuò) 散和相變不是形成接頭的必要條件。

（4）界面微區(qū)的熔化現(xiàn)象：超聲波金屬焊接接時(shí)，微區(qū)焊接溫度很難精確測(cè)量，不能排除微區(qū)中出現(xiàn)局部熔化現(xiàn)象。用高倍透射電子 顯微鏡對(duì)0.4mm厚的各種Al和Cu接頭進(jìn)行了微觀組織分析，發(fā)現(xiàn)同種材料的焊縫厚度在μm范圍內(nèi)，焊縫區(qū)的晶粒尺寸只有0.05～0.2μm，而軌制 母材的晶粒為5～50μm。如果用一般的方法將母材經(jīng)過塑性變形和低于熔點(diǎn)的不同溫度退火，此時(shí)再結(jié)晶形成的晶粒均>3μm，而沒有發(fā)現(xiàn)更細(xì)小的晶 粒。當(dāng)Al和Cu進(jìn)行超聲波金屬焊接接時(shí)，也同樣發(fā)現(xiàn)連接區(qū)有焊接時(shí)新形成的微細(xì)晶粒，而且都是等軸晶粒。電鏡分析中還觀察到，在連結(jié)區(qū)微細(xì)晶粒邊界的轉(zhuǎn) 角處有非熔化質(zhì)點(diǎn)存在，這正是含有非熔化質(zhì)點(diǎn)的金屬加熱熔化后發(fā)生凝固的特點(diǎn)。可以認(rèn)為，超聲波金屬焊接時(shí)，界面薄層或局部發(fā)生了短時(shí)熔化及隨后的高速冷 卻過程。

三、超聲波金屬焊接機(jī)適用產(chǎn)品

1，鎳氧電池鎳網(wǎng)與鎳片互熔。超聲波鎳片焊接機(jī)

2，鋰電池，聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。超聲波鋁箔鋁片焊接機(jī)

3，電線互熔，偏結(jié)成一條與多條互熔。超聲波電線焊接機(jī)

4，電線與各種電子元件，接點(diǎn)，連接器互熔。

5，各種家電用品，汽車用品的大型散熱座。

6，電磁開關(guān)，無熔絲開關(guān)等大電流接點(diǎn)，異種金屬片的互熔。

7，金屬管的封尾，切斷可水，氣密。銅管封尾機(jī)

8，非晶硅太陽能電池板正負(fù)極電流引出線焊接，接線盒位焊接。
9，太陽能太陽能板滾焊機(jī)紫銅板和紫銅管的焊接

四、超聲波金屬焊接機(jī)應(yīng)用特例

鋁帶與鋁蓋金屬焊接機(jī);鎳帶與銅箔金屬焊接(多點(diǎn))；鋁帶與鋁箔焊接超聲波金屬焊接機(jī)(條形);鋁帶與鋁箔焊接鋁片焊接機(jī)(條 形)；鋁帶與鋁箔焊接(多點(diǎn));鎳帶與鋁帶金屬焊接機(jī)設(shè)備；鎳帶與銅箔；鎳帶與銅箔多層；鋁帶與鋁箔多層超聲波金屬點(diǎn)焊機(jī)；鋁殼與鋁鎳復(fù)合帶金屬焊接;鎳 帶與銅箔多層；鋁帶與鋁箔多層；銅管封尾；汽車線束焊接機(jī)；馬達(dá)端子等焊接。