[发明专利]同轴式超声电阻耦合焊接方法

摘要

本发明公开了一种同轴式超声电阻耦合焊接装置与焊接方法，该焊接装置包括上超声声极和同轴套设在其外部的上环形电极、下超声声极和同轴套设在其外部的下环形电极；上超声声极和/或下超声声极连接第一伺服加压装置，上环形电极和/或下环形电极连接第二伺服加压装置；该焊接方法包括预压阶段、电致塑性诱导固相连接阶段、熔核形成阶段以及超声振动冷却结晶阶段。本发明可以保证超声振动与电阻生热同时作用于焊点处，将超声波焊接与电阻点焊工艺有效耦合在一起，引入超声空化的清理效应，并使金属在焊接过程中产生电致塑性效应和高频超声细晶作用，从而可以高效率、高质量、低能耗的焊接有色金属以及高强钢等典型难焊金属材料。

主权项

一种同轴式超声电阻耦合焊接方法，其特征在于，该焊接方法采用一种同轴式超声电阻耦合焊接装置进行，该同轴式超声电阻耦合焊接装置包括位于被焊工件上方的上超声声极、同轴套设在所述上超声声极外部的上环形电极、位于被焊工件下方的下超声声极、同轴套设在所述下超声声极外部的下环形电极，所述上超声声极和所述下超声声极同轴设置；所述上超声声极和所述上环形电极间隙配合并以润滑脂填充其间隙，所述下超声声极和所述下环形电极间隙配合并以润滑脂填充其间隙；所述上超声声极和/或所述下超声声极连接有第一伺服加压装置，所述上环形电极和/或所述下环形电极连接有第二伺服加压装置；所述上超声声极和/或所述下超声声极连接于超声发生器及换能器；所述上环形电极和所述下环形电极连接于电源；该焊接方法包括如下步骤：(1)预压阶段：所述上超声声极和/或所述下超声声极在所述第一伺服加压装置的控制下对被焊工件施加第一压力，使被焊工件的被连接区域紧密贴合；开启所述超声发生器及换能器，使所述上超声声极和/或所述下超声声极做超声振动；(2)电致塑性诱导固相连接阶段：所述上环形电极和/或所述下环形电极在所述第二伺服加压装置的控制下对被焊工件施加第二压力，使其与被焊工件紧密贴合；所述第一压力大于所述第二压力，使被焊工件产生在所述上超声声极和所述下超声声极投影下的界面紧密贴合、而在所述上环形电极和所述下环形电极投影下的环状区域分离的微翘曲；所述电源输出脉冲电流50ms～200ms，使被焊工件产生固相连接；(3)熔核形成阶段：将所述电源输出的脉冲电流改为直流电流，通电时间100ms～600ms，被焊工件的被连接区域形成熔核；(4)超声振动冷却结晶阶段：所述电源停止输出直流电流，继续保持所述第一压力和所述第二压力并保持所述上超声声极和/或所述下超声声极的超声振动50ms～200ms，被焊工件形成冶金连接。