新能源電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展,鋰離子電池需求也不斷增加,對銅箔和鋁箔的超聲波焊接應用顯著(zhù)增加。
焊接機理:低于熔點(diǎn)的再結晶過(guò)程
上焊頭和下底座表面都帶有滾花,因此焊接時(shí)上層材料橫向移動(dòng),而下層材料固定不動(dòng),這樣上下層之間產(chǎn)生相對運動(dòng)。在壓力作用下,連接表面上粗糙的凸起不斷相互摩擦和塑性變形。
超聲金屬焊接形成分子鍵的三個(gè)主要階段是:
相對移動(dòng)導致連接面上的粗糙凸起特征產(chǎn)生剪切和塑性變形——初始塑性變形;
超聲振動(dòng)導致連接面上氧化層(或污染物)分散,以及凸起特征的進(jìn)一步塑性變形。
這導致金屬和金屬之間接觸面積增加和焊接區域形成,該特征也叫做微焊縫。
進(jìn)一步的超聲波振動(dòng)會(huì )導致接觸面繼續增大,從而增加焊接區域。
超聲波焊接決定性的優(yōu)點(diǎn)是“冷”焊接,即在遠低于金屬熔點(diǎn)的溫度下形成連接。該溫度大約只有金屬熔點(diǎn)的1/3-1/2(退火時(shí)的再結晶溫度),是一種固態(tài)和固態(tài)的壓焊過(guò)程。下圖是不同有色金屬材料之間的焊接相容性。