超声波金属点焊的本质可以概括为 “固相焊接” 或 “冷焊接” 。这与传统焊接有根本性的区别。
其过程不依赖于高温熔化,而是利用高频超声波振动能(通常≥20 kHz),在压力下使上下两片金属的接触界面发生微观的塑性变形、原子扩散和晶格重组,从而实现冶金结合。
相当于在巨大的压力和高速的微小振动下,两片金属接触面上的氧化层和污染物被打破、挤走,使得纯净的原子无限接近,最终“长”在一起,合二为一。
为了更直观地理解,我们可以通过下表对比其核心差异:
特性 | 超声波金属点焊 | 传统焊接(如电弧焊、激光焊) |
---|---|---|
能量形式 | 高频机械振动能 | 热能(电弧、激光、电阻热等) |
过程本质 | 固相焊接:材料不熔化 | 液相焊接:材料熔化形成熔池 |
温度 | 远低于材料熔点(“冷焊”) | 必须达到或超过材料熔点 |
热影响区 | 无或极小,无热应力与变形 | 有,可能导致材料退火、变形、烧穿 |
焊接结果 | 形成细密的再结晶层,界面冶金结合 | 形成铸造组织的焊缝 |
异种材料 | 极易焊接,如铜-铝、铝-镍(避免脆性化合物) | 难以焊接,易生成脆性的金属间化合物 |
传统焊接:像用高温将两块冰块(金属)边缘融化成水(熔池),然后让水再凝固成冰(焊缝),将两块冰连在一起。
超声波点焊:像在寒冷的冬天,用力将两块湿雪球(金属)用力压紧并快速摩擦,它们会通过塑性变形直接“粘”在一起,中间没有液态水的过程。
这种根本区别使得超声波点焊在动力电池极耳焊接、漆包线焊接、精密电子元件等对热极其敏感的领域,成为了不可替代的工艺。