★超聲波焊接論文摘要范文超聲波焊接論文摘要寫(xiě)

超聲波焊接論文摘要范文超聲波焊接論文摘要寫(xiě) 為了解決當(dāng)前聚合物MEMS器件鍵合技術(shù)中存在的問(wèn)題,將塑料超聲波焊接技術(shù)引入聚合物微器件鍵合領(lǐng)域,從而形成了一種新的MEMS鍵合工藝超聲波鍵合.目前廣泛應(yīng)用于聚合物加工的塑料超聲波焊接技術(shù)具有不需要焊劑和外部熱源、對(duì)焊件破壞輕、焊接時(shí)間短、焊接影響區(qū)域小等優(yōu)點(diǎn),超聲波聚合物MEMS器件鍵合是塑料超聲波焊接技術(shù)從宏觀器件到微觀器件的一次應(yīng)用范圍上的拓寬.簡(jiǎn)述了塑料超聲波焊接和MEMS器件超聲波鍵合技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀.采用MEMS加工工藝制作了帶有鍵合接頭的PMMA微流控芯片,并利用超聲波塑料焊接機(jī)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度密封鍵合試驗(yàn).然而,與宏觀器件的焊接相比超聲波MEMS鍵合存在著因結(jié)構(gòu)微型化而產(chǎn)生的特殊技術(shù)問(wèn)題,文章對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了討論. 文摘從焊接材料、工藝參數(shù)、焊接面連接形式等方面綜述了塑料超聲波焊接對(duì)焊接質(zhì)量的影響規(guī)律.低熔點(diǎn)、高表面摩擦系數(shù)的材料容易進(jìn)行焊接,焊接質(zhì)量主要受焊接時(shí)間、壓力等因素的影響,導(dǎo)能筋及連接層的引入有利于提高焊接質(zhì)量,并指出了塑料超聲波焊接的發(fā)展方向. 層疊式鋰電池作為新能源汽車(chē)的動(dòng)力,其關(guān)鍵材料及制造工藝的研發(fā)是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題.鋰電池制造主要包括制漿、涂布、焊接、裝配、化成等工序,而焊接工序作為鋰電池制造工藝中的關(guān)鍵一環(huán),被應(yīng)用于鋰電池鋁/銅正負(fù)集流體、極片以及電池封裝等多個(gè)位置的連接,任何焊接接頭缺陷都將顯著影響鋰電池性能的一致性.因此,如何保證鋰電池金屬極片的焊接接頭質(zhì)量是目前鋰電池制造中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一. 超聲波金屬焊接作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的固相連接技術(shù),適用于鋁/銅等高導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料的連接,已得到國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制造商和鋰電池制造企業(yè)的關(guān)注.然而,由于受材料屬性（鋁/銅/鎳等）、材料厚度（10m-1mm）變化的影響,焊接過(guò)程中摩擦產(chǎn)熱、塑性變形的影響機(jī)制尚不明確,引起超聲波焊接接頭質(zhì)量一致性差,工藝參數(shù)選擇范圍小等問(wèn)題. 針對(duì)上述問(wèn)題,本文首先建立了鋁/銅金屬極片超聲波焊接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究了焊頭面積、焊頭齒深、壓力、振幅、時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)接頭強(qiáng)度的影響規(guī)律.其次,采用紅外熱成像方法研究焊接過(guò)程中焊頭-工件接觸區(qū)溫度的變化規(guī)律,揭示焊接過(guò)程的摩擦產(chǎn)熱行為及其對(duì)接頭形成的影響.再次,研究焊接過(guò)程中工件與工件接觸界面間塑性變形規(guī)律,揭示塑性變形對(duì)接頭形成的作用機(jī)制.最后,建立基于響應(yīng)面法的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化模型,獲得最優(yōu)焊接工藝參數(shù),以提高接頭質(zhì)量.本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下： （1）焊頭-工件接觸區(qū)溫度試驗(yàn)研究 針對(duì)極片超聲波焊接過(guò)程中的摩擦生熱,研究了工藝參數(shù)對(duì)焊頭-工件接觸區(qū)溫度的影響規(guī)律,根據(jù)焊頭-工件接觸區(qū)溫度的變化監(jiān)測(cè)超聲波焊接接頭強(qiáng)度的變化,以實(shí)現(xiàn)接頭質(zhì)量的在線檢測(cè).結(jié)果表明：焊接過(guò)程中被焊材料未達(dá)到熔點(diǎn),極片超聲波焊接為固相連接,而不是熔化連接.當(dāng)接觸區(qū)溫度等于臨界值時(shí),接頭強(qiáng)度最高；接觸區(qū)溫度低于和高于臨界值,都會(huì)降低接頭強(qiáng)度.0.2mm銅/銅、鋁/鋁、鋁/銅超聲波焊接過(guò)程中的臨界溫度分別為179.5、77.4、79.1. （2）工件與工件結(jié)合區(qū)塑性變形試驗(yàn)研究 采用金相檢驗(yàn)、SEM、EDS等方法,實(shí)驗(yàn)研究了工藝參數(shù)對(duì)極片超聲波焊接接頭工件與工件結(jié)合區(qū)塑性變形的影響規(guī)律.結(jié)果表明：銅/銅、鋁/鋁同種金屬焊接時(shí),工件與工件接合區(qū)受塑性變形的作用,形成機(jī)械嵌合連接.鋁/銅異種金屬焊接時(shí),接合區(qū)未形成穩(wěn)定的金屬間化合物,但存在元素?cái)U(kuò)散現(xiàn)象.提出采用有效厚度和有效連接長(zhǎng)度表征結(jié)合區(qū)塑性變形的方法,增大焊接壓力、焊接振幅、焊接時(shí)間都能夠提高接頭有效連接長(zhǎng)度.最后,建立塑性變形與接頭強(qiáng)度的定量關(guān)系模型,確定臨界有效連接尺寸. （3）基于響應(yīng)面法的超聲波焊接工藝參數(shù)優(yōu)化方法 以鋁/銅材料超聲波焊接為例,采用響應(yīng)面和均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,建立焊頭面積、焊頭齒深、焊接壓力、焊接振幅、焊接時(shí)間等參數(shù)與接觸區(qū)溫度的響應(yīng)面模型,得出焊頭齒深、焊接時(shí)間是影響工件溫度的主要因素.考慮工件的臨界溫度,獲得鋁/銅連接的最優(yōu)參數(shù),焊頭形貌為面積33.65mm2,齒深0.31mm；采用中等焊接壓力、大焊接振幅、短焊接時(shí)間能夠得到高質(zhì)量連接接頭,最優(yōu)參數(shù)為1.52kN,24.4m,0.067s. 介紹了鋁合金、鎂合金的國(guó)內(nèi)外超聲波焊接的最新研究現(xiàn)狀,分析了各種工藝方案的特點(diǎn)與效果.以往的研究結(jié)果表明:焊前用乙醇潤(rùn)濕鋁合金表面可提高其超聲波焊接性,而對(duì)于鎂合金則通過(guò)鹵化處理可以有效地提高其超聲波焊接接頭強(qiáng)度,采用一定的釬料對(duì)鋁合金、鎂合金進(jìn)行超聲波釬焊能較好提高其接頭力學(xué)性能.并指出了超聲波釬焊將成為今后鋁合金、鎂合金等輕金屬超聲波焊接的發(fā)展方向. 現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)需要生產(chǎn)出更安全和更可靠的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足政府和消費(fèi)者的需求,為了提高燃油經(jīng)濟(jì)性并減少尾氣排放,輕量化車(chē)身是一個(gè)很好的解決方案.所以越來(lái)越多的輕質(zhì)材料如鋁合金、鎂合金,尤其是尼龍及尼龍復(fù)合材料被使用在車(chē)身上來(lái)減輕汽車(chē)的重量.碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材粒是一種高性能的新型材料,它具有優(yōu)異的力學(xué)性能,強(qiáng)度高,比重小,可廣泛用于汽車(chē)工業(yè),航空航天等新興領(lǐng)域.在汽車(chē)生產(chǎn)中獲得一種高效可靠的連接方法用于尼龍復(fù)合材料十分必要.超聲波焊接是一種有效的熱塑性塑料的連接手段,焊接具有速度快、效率高、能耗低,操作方便,宜于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē)、電子等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.因此,對(duì)于碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料,超聲波焊接是可能是一種有效的連接方法.本工作首先研究超聲波的焊接參數(shù)如時(shí)間,壓力等對(duì)碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料焊接強(qiáng)度的影響,發(fā)現(xiàn)在0.15MPa下,2.1s時(shí)可是達(dá)到最佳的焊接強(qiáng)度.其次對(duì)焊接接頭的微觀結(jié)構(gòu),焊接過(guò)程進(jìn)行系通研究.焊接接頭的結(jié)構(gòu)可以分為基體區(qū),熱影響區(qū),熔合區(qū).熔合區(qū)的厚度增加會(huì)使焊接的強(qiáng)度提高,當(dāng)焊接能量過(guò)多時(shí),焊接接頭的上表面塌陷,多孔區(qū)的厚度增加,都會(huì)造成焊接接頭的強(qiáng)度下降.為了得到適合的焊接質(zhì)量控制方法,以焊核的尺寸來(lái)評(píng)估焊接質(zhì)量的好壞,在合適的焊接參數(shù)下,焊核面積要達(dá)到380mm2才能夠使焊接強(qiáng)度滿(mǎn)足要求,達(dá)到5.2k N以上.在尼龍66中加入短碳纖維能夠使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度,拉伸模量都有較大提高,改善尼龍66的性能.通過(guò)DMA分析,發(fā)現(xiàn)隨著碳纖維含量的增加,復(fù)合材料儲(chǔ)能模量和損耗模量增加.儲(chǔ)能模量高可以使更多的振動(dòng)能量被傳遞到焊接面,損耗模量高在焊接過(guò)程中可以使材料將更多的振動(dòng)能耗散為熱能.碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 mass%復(fù)合材料,在兩板的焊接界面吸收更多的能量,熔合區(qū)的厚度較大,熔合區(qū)的碳纖維含量也較多,焊接接頭具有較高的焊接強(qiáng)度.碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 mass%復(fù)合材料焊接結(jié)頭多為焊接面剝離失效,40 mass%復(fù)材料焊接接頭的失效形式為板材斷裂,而尼龍66焊接接頭為混合失效.因此,碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 mass%的尼龍66復(fù)合材料具有最佳的超聲波焊接性能. 超聲波塑料焊接是一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的熱塑性塑料連接新工藝,有極大的推廣應(yīng)用前景.對(duì)超聲波塑料焊接已有的研究大都只是集中在提高焊接強(qiáng)度方面,超聲波塑料焊接的焊接基礎(chǔ)理論和工藝規(guī)范還比較欠缺,對(duì)焊接精度和超聲波塑料精密焊接的研究基本上還是空白,制約了超聲波塑料焊接技術(shù)的發(fā)展. 進(jìn)行了1 mm厚鋁/銅異種金屬超聲波焊接試驗(yàn)研究,分析了不同焊接能量輸入對(duì)接頭形貌、接合區(qū)塑性變形、原子擴(kuò)散的影響.結(jié)果表明,工件在高頻振動(dòng)作用下,連接界面間會(huì)發(fā)生漩渦狀塑性變形,形成局部機(jī)械自鎖,有助于實(shí)現(xiàn)超聲波接頭的有效連接.焊接能量較小時(shí),結(jié)合區(qū)域塑性變形量小,局部區(qū)域無(wú)法形成連接,焊接能量過(guò)大時(shí),接合區(qū)域會(huì)出現(xiàn)空穴.SEM和EDS分析表明,能量過(guò)高時(shí)(2 000 J),接觸界面區(qū)域會(huì)形成薄金屬間化合物層,其主要成分為Al4Cu9. 采用數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究了超聲波塑料焊接過(guò)程中不同特征溫度段的產(chǎn)熱機(jī)理.利用有限元法(FEM)對(duì)聚*丙烯酸甲酯(PMMA)材料超聲波焊接過(guò)程中的粘彈性熱以及摩擦熱進(jìn)行了計(jì)算.基于計(jì)算結(jié)果,提出了摩擦熱是焊接過(guò)程的啟動(dòng)熱源,粘彈熱是焊接過(guò)程主要熱源的觀點(diǎn).制備了相應(yīng)的試件并搭建測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行測(cè)溫試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性.對(duì)焊接過(guò)程中的產(chǎn)熱機(jī)理給出了更清晰的解釋,有助于超聲波塑料焊接技術(shù)進(jìn)一步在精密焊接領(lǐng)域的應(yīng)用. 制造業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一,市場(chǎng)對(duì)快速設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造新產(chǎn)品要求越來(lái)越高,快速成型技術(shù)作為制造領(lǐng)域中的一個(gè)新工藝,為企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境提供了新方法,而其中的分層實(shí)體制造技術(shù)因其成本低廉、成型精度高、效率高等特點(diǎn)而備受關(guān)注.目前,分層實(shí)體制造多以紙、陶瓷箔或金屬箔為造型材料,本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究狀況,根據(jù)現(xiàn)有分層實(shí)體制造的工藝特性,提出基于超聲波焊接的PE(聚乙烯)木粉復(fù)合材料分層實(shí)體制造技術(shù).利用激光將造型材料按照模型需求切割成指定形狀,然后再進(jìn)行超聲波焊接.對(duì)比木塑復(fù)合材料常用切割和連接方式,提出了激光切割技術(shù)結(jié)合超聲波焊接PE/木粉復(fù)合材料的快速成型方法,研究激光切割和超聲波焊接過(guò)程中的質(zhì)量影響因素,確定切割和焊接影響因素測(cè)定方案.利用正交試驗(yàn)法確定激光切割PE/木粉復(fù)合材料主要影響因素的最佳參數(shù)組合,通過(guò)超聲波多組焊接PE/木粉薄片的試驗(yàn),結(jié)合材料焊接效果確定焊接最佳參數(shù),并利用該參數(shù)進(jìn)行分層累加焊接成型.利用簡(jiǎn)化后的模型分析了成形件的層間應(yīng)力和翹曲變形情況；通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)測(cè)試了成形件的熱濕性能,得出其強(qiáng)度變化曲線.測(cè)試結(jié)果證明了超聲波焊接PE/木粉復(fù)合材料分層實(shí)體制造的可行性,且成形件具有良好的性能.結(jié)合彈塑性理論,利用ANSYS有限元軟件建立模型,確定邊界條件,分析超聲波焊接PE/木粉復(fù)合材料的過(guò)程,模擬了材料層間受力情況,得到超聲波焊接過(guò)程中聲極和零件的應(yīng)力分布情況,以及焊接層間受力的位移和應(yīng)力變化,為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ).這種新型的分層實(shí)體制造成型方法,所用材料安全環(huán)保、成本低,焊接快速方便、不產(chǎn)生焊渣、污水、有害氣體等廢物污染,是一種節(jié)能環(huán)保又高效的方法.論文的研究結(jié)果說(shuō)明了超聲波焊接PE/木粉復(fù)合材料分層實(shí)體制造工藝的可行性,具有一定的探究和實(shí)用價(jià)值. 膠粘鋁蜂窩因其重量輕、密度小、強(qiáng)度高、剛度大、性能穩(wěn)定及抗撕裂性好等特性,在交通運(yùn)輸行業(yè)、家用電器、燈飾行業(yè)、家具行業(yè)、音響行業(yè)、裝飾材料、建筑等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用.然而,其膠粘處節(jié)點(diǎn)熱強(qiáng)度低、力學(xué)性能不足、鋁蜂窩格子不規(guī)整性、使用壽命短及工作環(huán)境等問(wèn)題都受膠粘劑本身特性影響,在許多領(lǐng)域顯現(xiàn)出來(lái),限制其應(yīng)用的范圍.因此提出了超聲波焊接鋁蜂窩芯的制備方法,以便用來(lái)改進(jìn)其現(xiàn)有的不足.通過(guò)超聲波焊接鋁蜂窩芯的新工藝方法,焊接接頭能形成金屬分子間熔融結(jié)晶,其節(jié)點(diǎn)熱強(qiáng)度、力學(xué)性能遠(yuǎn)高于膠粘蜂窩芯. 本文采用鋁合金箔材作為原材料,利用金屬塑性精確成形法制作波紋鋁箔,運(yùn)用超聲波金屬焊接技術(shù)制備鋁蜂窩芯,對(duì)波紋鋁箔的成形方法及超聲波焊接鋁蜂窩技術(shù)進(jìn)行研究,主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： (1)波紋鋁箔成形方法研究,主要研究波紋鋁箔成形的工藝流程,用數(shù)據(jù)仿真及多項(xiàng)式曲線擬合函數(shù)得到分度圓半徑與齒頂角之間函數(shù)關(guān)系,并進(jìn)一步推導(dǎo)得到回彈角的計(jì)算公式.結(jié)合金屬塑性成形有限元分析軟件對(duì)其波紋鋁箔成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,確定其齒形主要參數(shù),并進(jìn)行成形模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). (2)用滾壓彎曲成形法制備波紋鋁箔,依據(jù)研究得到波紋鋁箔成形方法作為指導(dǎo),設(shè)計(jì)制造波紋鋁箔成形裝置.做波紋鋁箔成形滾壓彎曲實(shí)驗(yàn),測(cè)量其波紋鋁箔的尺寸幾何數(shù)據(jù),并與波紋鋁箔理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較與分析.通過(guò)對(duì)測(cè)量得到數(shù)據(jù)進(jìn)行分組與數(shù)據(jù)處理,總結(jié)歸納出可能影響波紋鋁箔成形質(zhì)量的各種因素. (3)通過(guò)超聲波手動(dòng)焊接鋁蜂窩芯的初步試驗(yàn),研究超聲波焊接鋁蜂窩芯的原理,對(duì)其初步試驗(yàn)得到鋁蜂窩芯進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量與數(shù)據(jù)分析,并與鋁蜂窩理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較與分析,總結(jié)各種影響超聲波焊接鋁蜂窩芯質(zhì)量原因. (4)超聲波自動(dòng)焊接鋁蜂窩