[发明专利]一种超声波金属焊接装置及其工作方法

说明书

本发明提供了一种超声波金属焊接装置，包括机架、焊接底座、自动焊接装置和全波三联组；自动焊接装置包括电机、丝杠、滑轨、夹持装置和压力传感器，电机控制器通过控制电机来调节夹持装置在滑轨上的行程；超声波振子和焊头之间夹持有第一阻尼片，焊头和变幅器之间夹持有第二阻尼片，第一固定钢圈组夹持固定第一阻尼片，第二固定钢圈组夹持固定第二阻尼片；夹持装置包括左部和右部，压力传感器安装在丝杠上，能够检测焊接装置焊接时的压力。本发明的一种超声波金属焊接装置，通过阻尼片和刚性保持装置能够保证焊接方向上的刚性的同时，有效传递超声波振动，实现了工件的焊接，减少了功率损耗。

技术领域

本发明涉及金属焊接领域，尤其涉及一种超声波金属焊接装置。

背景技术

金属超声焊接装置是一种将电能转化为机械能的装置，通过使焊头高频振动，与工件发生摩擦，产生焊接所需的热量，完成工件的焊接。其基本原理是利用逆压电效应。通过超声发生器给紧密排列的压电陶瓷接通高频交流电源，其由于逆压电效应发生与交流电源相同频率的交替膨胀与收缩，将电能转化为机械能。

与超声波振子相连的焊头设定的固有频率与超声发生器产生的交流电源一致，固有频率振动方向与你超声波振子振动方向一致，焊头就能够发生共振，从而使焊头与待焊工件之间产生高频摩擦，生成足够完成焊接的热量。

目前大部分超声焊接装置振动方向与工作方向是同一方向，采用该方法容易造成脆弱的工件损坏。此外，由于需要将焊头固定在焊接装置上，此时可能由于夹持的原因造成振型改变和振动功率传递效率下降，如果降低夹持刚性可能会造成工作方向刚性下降，影响焊接质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是全波三联组的40kHz超声金属焊接设备在焊接方向的夹持刚性和超声波振动的传递效率。为了解决上述问题，本发明提供了一种超声波金属焊接装置，包括机架、焊接底座、自动焊接装置和全波三联组；自动焊接装置包括电机、丝杠、滑轨、夹持装置和压力传感器，电机和其下方的丝杠相连，滑轨安装在机架内部，电机控制器通过控制电机来调节夹持装置在滑轨上的行程；全波三联组包括依次相连的超声波振子、焊头和变幅器，超声波振子和焊头之间夹持有第一阻尼片，焊头和变幅器之间夹持有第二阻尼片，第一固定钢圈组夹持固定第一阻尼片，第二固定钢圈组夹持固定第二阻尼片，第一固定钢圈组和第二固定钢圈组与全波三联组均不接触；夹持装置包括左部和右部，左部用于夹持第一固定钢圈组，右部用于夹持第二固定钢圈组；压力传感器安装在丝杠上，能够检测焊接装置焊接时的压力，且当压力达到一定值时开始发超声。

进一步地，超声波金属焊接装置包括通过螺栓固定安装在机架上的气压调节装置，气压调节装置包括调节阀、气压表和进气口；气体通过进气口进入焊接设备，调节阀用于调节输入气压的压力值，压力值显示在气压表上。

进一步地，电机通过螺栓安装在机架上端；电机用于带动丝杠转动，从而使夹持装置在滑轨上移动。

进一步地，焊接底座包括固定底座和可更换底模；固定底座安装在机架上，并位于焊头正下方；可更换底模通过卡扣与固定底座相连。

进一步地，超声波振子、焊头和变幅器通过螺纹相连，超声波振子的第一端与超声波发生器相连，超声波振子的第二端与焊头的第一端相连，焊头的第二端和变幅器相连。

进一步地，第一固定钢圈组包括通过螺栓固定在第一阻尼片上的超声波振子固定钢圈和第一焊头固定钢圈，第二固定钢圈组包括通过螺栓固定在第二阻尼片上的变幅器固定钢圈和第二焊头固定钢圈。

进一步地，焊头为一个全波长的谐振金属装置，其由经真空热处理的含钒元素钢材制成，其谐振频率为20KHz。

进一步地，，所述第一阻尼片和第二阻尼片是由含铍元素的合金钢制成，调频为40KHz的工作频率。

本发明还公开了一种超声波金属焊接装置的工作方法，包括如下步骤：