电致塑性超声波点焊装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声波焊接技术领域，具体的说，是涉及适用于箔材与薄板的超声波焊接技术。
【背景技术】
[0002]超声波点焊作为一种优质高效的固相焊接方法，广泛应用于各种金属箔材与薄板的连接应用场合。但是在其焊接过程中需要被焊工件界面间产生剧烈的塑性变形实现结合，因此超声波焊接很难用于含高硬度材料的焊接场合。
[0003]在金属材料塑性变形的过程中，向其变形区通过超过一定临界值的直流或脉冲电流，会出现材料变形抗力急剧下降，塑性明显提高的现象，称为金属的电致塑性。利用电致塑性效应可大幅提高材料成型极限，使常规条件下难以成型或低塑性的材料的变形加工成为可能。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于如何对高硬度金属材料或含高硬度金属材料高效地进行焊接，提供一种电致塑性超声波点焊装置，该装置可以将电致塑性效应引入超声波点焊的工艺中，从而用超声波点焊的方法实现含硬质金属工件的固相连接。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现:
[0006]一种电致塑性超声波点焊装置，包括位于被焊工件上方的上超声振动声极和位于被焊工件下方的下超声振动声极，所述上超声振动声极和所述下超声振动声极同轴设置；所述上超声振动声极周围环形均布有贴合于被焊工件上表面的上电刷阵列，所述下超声振动声极周围环形均布有贴合于被焊工件下表面的下电刷阵列；
[0007]所述上超声振动声极和/或所述下超声振动声极连接有伺服加压装置；
[0008]所述上超声振动声极通过变幅杆连接于超声发生器及换能器；
[0009]所述上电刷阵列和所述下电刷阵列分别连接于电源。
[0010]所述上超声振动声极、所述下超声振动声极的端面设置有微齿或花纹。
[0011]所述电源包括直流电源或脉冲电源。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013](一)本发明可以在超声波点焊中引入电致塑性效应，使利用超声波点焊这种固相焊接方法焊接硬质金属成为了可能。
[0014]( 二)本发明可以在焊接过程中使金属基于电致塑性作用而易发生塑性变形，因此对超声波焊接的超声振动声极磨损较小。
[0015](三)本发明在焊接过程中由于电流通过金属会产生焦耳热，从而能够弥补超声波焊接中常见的能量不足现象，避免未焊合等焊接缺陷的出现。
【附图说明】
[0016]图1是本发明所提供的电致塑性超声波点焊装置的结构示意图；
[0017]图2是图1的A向视图。
[0018]图中:1、上超声振动声极；2、下超声振动声极；3、被焊工件；4、上电刷阵列；5、下电刷阵列；6、变幅杆；7、超声发生器及换能器。
【具体实施方式】
[0019]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0020]如图1所示，本实施例公开了一种电致塑性超声波点焊装置，主要包括上超声振动声极1、下超声振动声极2、上电刷阵列4、下电刷阵列5、伺服加压装置、变幅杆6、超声发生器及换能器7、电源。
[0021]上超声振动声极I和下超声振动声极2均为低声阻的粉末冶金材料制成的圆柱体结构，直径均为6mm，高度均为15mm。上超声振动声极I位于被焊工件3上方，下超声振动声极2位于被焊工件3下方，上超声振动声极I和下超声振动声极2上下同轴设置。根据焊接材料不同，上超声振动声极I和下超声振动声极2的端面可以为平面，也可以设置有微齿或花纹，以确保有效传递超声能量。上超声振动声极I可做垂直于被焊工件3表面的超声频率振动、沿着自身轴线的超声扭转运动或平行于工件表面的平动。下超声振动声极2在焊接过程中保持固定不动。
[0022]上电刷阵列4和下电刷阵列5均由8个圆周均布地能承载4kA最大电流的铜制电刷组成。上电刷阵列4的8个电刷环形均布于上超声振动声极I周围，并且其端部贴合于上部被焊工件3上表面；下电刷阵列5的8个电刷环形均布于下超声振动声极2周围，并且其端部贴合于下部被焊工件3下表面。上电刷阵列4以上超声振动声极I为圆心圆周均匀布置、下电刷阵列5以下超声振动声极2为圆心圆周均匀布置，可以有效的将超声振动的能量与电阻产生的热量同时作用于焊点处，为焊接工艺中引入电致塑性效应打下重要基础。
[0023]伺服加压装置为压力焊领域常见的以伺服电机提供加压力矩的装置，可以同时控制上上超声振动声极I和下超声振动声极2进行加压，也可以单独控制上超声振动声极I或下超声振动声极2加压。
[0024]超声发生器及换能器6通过变幅杆连接上超声振动声极1，下超声振动声极2固定不动。超声发生器及换能器为超声波点焊领域常用的发生器及换能器，通过声学系统产生谐振，通过上超声振动声极I对被焊工件3施加超声振动，从而使被焊工件3贴合面发生相对摩擦，从而实现固相焊接。
[0025]电源可以选用直流电源或脉冲电源。电源分别连接上电刷阵列4和下电刷阵列5，对其输出直流电流或脉冲电流，从而引发电致塑性效应。
[0026]利用本发明的电致塑性超声波点焊装置可以对同种硬质金属、异种硬质金属以及硬质金属和软金属等不同焊接工件组合形式进行焊接。焊接过程中先由伺服加压装置控制上超声振动声极I和下超声振动声极2对被焊工件3加压，并由超声发生器及换能器6控制上超声振动声极I对被焊工件3表面进行超声频率振动，使被焊工件3之间产生固相连接，随后上电刷阵列4和下电刷阵列5向被焊工件3通电，此时被焊工件3发生电致塑性效应，在超声振动与摩擦下实现固相连接，电流通过工件会诱发电致塑性效应并且产生焦耳热，从而减小常规超声波金属焊接过程中未焊合的倾向。
[0027]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电致塑性超声波点焊装置，其特征在于，包括位于被焊工件上方的上超声振动声极和位于被焊工件下方的下超声振动声极，所述上超声振动声极和所述下超声振动声极同轴设置；所述上超声振动声极周围环形均布有贴合于被焊工件上表面的上电刷阵列，所述下超声振动声极周围环形均布有贴合于被焊工件下表面的下电刷阵列； 所述上超声振动声极和/或所述下超声振动声极连接有伺服加压装置； 所述上超声振动声极通过变幅杆连接于超声发生器及换能器； 所述上电刷阵列和所述下电刷阵列分别连接于电源。
2.根据权利要求1所述的一种电致塑性超声波点焊装置，其特征在于，所述上超声振动声极、所述下超声振动声极的端面设置有微齿或花纹。
3.根据权利要求1所述的一种电致塑性超声波点焊装置，其特征在于，所述电源包括直流电源或脉冲电源。
【专利摘要】本发明公开了一种电致塑性超声波点焊装置，包括同轴设置的上超声振动声极和下超声振动声极，上超声振动声极周围环形均布有贴合于被焊工件的上电刷阵列，下超声振动声极周围环形均布有贴合于被焊工件的下电刷阵列；上超声振动声极和/或下超声振动声极连接有伺服加压装置；上超声振动声极通过变幅杆连接于超声发生器及换能器；上电刷阵列和下电刷阵列分别连接于电源。本发明可以在超声波点焊中引入电致塑性效应，使利用超声波点焊这种固相焊接方法焊接硬质金属成为了可能，并且对超声波焊接的超声振动声极磨损较小，还能够弥补超声波焊接中常见的能量不足现象，避免未焊合等焊接缺陷的出现。
【IPC分类】B23K20-10
【公开号】CN104690414
【申请号】CN201510095375
【发明人】张禹, 罗震, 李洋
【申请人】天津大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月4日