铝箔超声波焊接机常见故障的分析及处理

铝箔超声波焊接机常见故障的分析及处理

刘忠明

(西南铝业(集团)有限责任公司铝箔厂　重庆　九龙坡区　401326)

摘要:通过对铝箔超声波焊接机的维修及常见故障分析,找出影响焊接的解决方法及预防措施。关键词:铝箔;超声波;焊接机;故障;处理

Analysis and H andling for Common T roubles of

U ltrasonic Welder for Aluminum Foil

T roubles of U ltrasonic Welder for Aluminium Foil

L IU Zhong 2min

(Foil 2Rolling B ranch ,SWA ,Chongqing ,401326)

Abstract :Through the analysis on the maintenance and common troubles of ultrasonic welder for aluminium foil ,the handlin g methods and preventive measures were put forward.

K ey w ords :aluminium foil ;ultrasonic ;wave welder ;trouble ;handlin g

前言

K LN588型超声波焊接机是德国坎普公司生产

的一种多用途焊接机,既可用于金属、塑料等的焊接,也可用于钻孔。它在焊接过程中,既无电流在被焊体中流过,也无诸如电焊模式的电弧产生。由于超声波焊接不存在热传导与电阻率等问题,因此,对于不同厚度的有色金属箔、片、带材等都能有效地进行理想的焊接,尤其是对最难焊接的铝及其合金材料的焊接质量,更能突出其无可比拟的优越性能。因而超声波焊接机在铝箔分卷机焊接中得到广泛应用,其焊接质量的好坏直接关系到铝箔分切的质量、成品率以及用户对焊接质量的严格要

收稿日期:2003—07—02

作者简介:刘忠明(1964—

),四川邻水人,1988年北方工业大学毕业,电气工程师。

求。但是在使用和维护过程中,由于使用和维护人

员对其焊接原理不很了解,并且系统的有关电气信号又不便于测试,一旦发生故障,维护人员便无从下手,给焊接机的维护带来了一定困难。本文通过对该型焊接机的维修及其常见故障的分析,找到了解决影响焊接问题的方法

1　焊接原理

超声波焊接是利用超声波频率(超过20KHz )的机械振动能量,连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料的特殊焊接方法。超声波换能器把具有一定功率的超声波信号转换成相应的声能,再经过聚能器对超声波进行高度聚焦,使超声波能量变得更加强大,聚焦后的强大超声波施加到被焊接的金属片的介面,其物理效应在此发生强烈

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43・ 《铝加工》工装设备与工程2003№4总第151期

反应,进而瞬间激活金属晶格中的粒子,使金属片相合处的分子相互渗透而牢固地焊接在一起。

2　常见故障类型

(1)超声波发生器无输出;

(2)接头焊接不牢;

(3)焊缝焊接不连续。

3　故障原因

311　振幅调整和功率输出不匹配

焊接机的机械振幅由超声波发生器和焊接机系统产生,并在整个焊接过程中始终保持恒定(设定的振幅值),有些用途要求系统振幅一定要准确地与焊接情况匹配。因此,焊接机可以另外安装一个

振幅设定器,其可调范围是正常振幅的25%

～

100%。如振幅设定旋钮的调节值为正常值的6%～100%时,其最大输出值将减小。图1为输出值和系统振幅的关系图,即系统振幅取决于振幅设定旋钮所调节的振幅值,增大振幅其输出功率也增大。

图1　振幅设定、输出功率和仪表读数之间的关系

312　焊接功率与振幅、焊接压力的选择

在焊接过程中,超声波系统可以使焊接机在负荷和焊接压力不足时,保持恒定的机械振幅。但由于焊接机振幅和超声波发生器的高频电流成正比,因此焊接机的电压也随着负荷和功率的增加而增大,其值可以从仪表上读取。焊接功率与振幅、焊接压力的关系如图2所示。从图2可知,

增加焊接盘触点压力和振幅可以提高其输出功率,从而提高焊接的可靠性。当然靠增加振幅而提高输出功率是有一个界限的,如果超声波发生器发射的功率超过正常值,其动态过载保护电路将动作,此时仪表指针位于红色区域并且L ED过载灯亮,这种过载状态一定要避免。否则,经常过载导致焊接机损坏。

图2　焊接输出功率与振幅、焊接压力之间的关系

313　动态过载保护动作

焊接机的动态过载保护电路可以保护超声波发生器和焊接机以防过载而受损坏,当需要的功率超过正常功率或系统频率不完全匹配时,过载保护电路断开,并一次性记录下来,剩余的能量被送回电网,故障消除后,系统将在正常工作条件下继续工作。

314　过热保护动作

超声波发生器内装有一个热控制器,如果电源温度超过其安全工作温度,发生器内的电源开关断开,直到电源温度下降到安全工作温度,发生器方能继续工作。

4　故障处理及预防措施

(1)测试超声波发生器内各路电源电压:检查±300V、150V、±20V、+15V是否正常;控制器板、输出板的有关信号。

(2)检查短路或空转保护电路是否动作,有无故障。

(3)检查电源温度是否超过安全工作温度,过热或过载保护是否动作,散热器通风是否良好。

(4)检查主电源插座、焊接机外壳、焊接轨道是否可靠接地。

(下转第41页)

度留量0.8～1.0mm,并铣键槽到尺寸;5)钳工打磨刀痕,并把棱部均到R,防止应力集中;6)热处理:预先热处理,淬、回火至HRC44～48,孔、槽处注意保护;7)精车模具外形和止口到尺

寸,保证上、下模平面不平行度≤0.1mm

,以

下;8)实测焊合腔深度后铣至图纸尺寸,以下;9)钳工打磨并抛光焊合腔至以下,并把穿丝孔氧化皮打磨掉;10)以模具外圆结合键槽划模具十字中心线;11)找正后分三次切割模孔-0.05mm;12)电火花加工出口带修立体型至要求;13)钳工抛光工作带,避免出现“鱼鳅背”现象存在,保证尺寸精度和表

面质量;打磨并抛光出口带

至以下,口壁倒

R5mm。

6.3　上、下模装配工艺

1)钳工合模调壁厚,用磨好的塞块分塞型孔六处,调整好后带紧螺杆;2)用紫铜电极电火花加工销孔;3)钳工配销子,并合模;4)以下模为基准找正后,配车上模外圆并拔稍度;5)以下模键槽为准电火花加工上模键槽(如先加工键槽,则给车工精加工外圆和外稍增加较大麻烦)。

6.4　模具去应力退火与表面处理

模具加工好后,应进行一次去除电加工应力退火,温度为510～540℃,按1h/25mm保温,炉冷或空冷。待模具试模合格后,把上、下模分开,并把工作带清理干净后,置入离子氮化炉中进行表面强化处理,温度510～525℃,保温8～10h,渗氮层深度以0.1～0.15为宜,增加工作带耐磨性,提高模具寿命。

7　结论

(1)地铁车辆用大型铝合金型材挤压用平面分流组合模的制造不同一般的机械加工,需借助一系列电加工设备来完成。上模芯头和下模模孔工作带的加工和装配是加工中的关键技术,也是难点所在。

(2)模具的选材和合理的热处理工艺以及表面强化处理是延长模具使用寿命的关键技术。

(3)通过对G DX-11型材模具的检查和使用情况来看,模具尺寸符合图纸要求,并挤压出合格产品,模具经挤压20t后,未出现变形,证明以上模具制造工艺方案是合理而行的。

参考文献:

[1]刘静安.轻合金挤压工具与模具(下).北京:冶金工业出

版社,2000年

[2]刘静安.铝型材挤压模具的设计制造使用与维修.北京:

冶金工业出版社,2001年

[3]模具材料应用手册.北京:机械出版社,2001年

(上接第35页)

(5)检查超声波发生器的振幅设置、焊接机焊接压力选择是否合理。

(6)焊接盘有无松动、打滑现象。

(7)传动齿轮有无缺陷或轴承故障。

(8)焊接机焊接速度选择是否合理。

(9)超声波远程控制器或内部定时器有无故障。5　结束语

超声波焊接对一些有色金属有较好的焊接性能,特别是对铝的焊接具有独特的优点。由于铝表面总有一层很薄的氧化膜,而且材料的电阻率低,因此使用电阻焊或钎焊就很不理想,而使用超声波焊接就能得到很好的效果。这是由于使用超声波焊接具有如下优点:

(1)超声波焊接是一种固相焊接,不会对金属、半导体等材料引起高温污染及损伤。

(2)超声波焊接容易焊接高热导率及高电导率的材料。金、银、铜、铝等材料在电阻焊接中是比较难焊的,但是采用超声波焊接时,这些金属则是最容易焊接的几种材料。

(3)对工件表面的清洁度要求不高,允许有少量的氧化膜及油污等存在。