（3）时间：
扩散焊需要较长的时间。时间过短，会导致焊 缝中残留有许多孔洞，影响接头性能。
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2. 设 备
1）真空扩散焊设备
由真空室、加热 器、加压系统、真空 系统、温度测控系统 及电源等组成。
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三、扩 散 焊
扩散焊是在一定温度和压力下使待焊表面相互接触， 通过微观塑性变形或通过待焊面产生的微量液相而扩大待 焊面的物理接触，然后经较长时间的原子相互扩散来实现 冶金结合的一种焊接方法。 1.扩散焊原理
2）分类
按声波的高频振荡能量传播方向可分两种基本类型。 ●垂直于焊件表面（超声波塑料焊接） ●切向传递到焊接表面（超声波金属焊接）
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（1）垂直于焊件表面
超声波振动的方向与焊接表面相反，在塑性状 态实现焊接。焊接接头为搭接、对接、角接等。
超声波塑料焊接
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二、爆 炸 焊
1.爆炸焊原理及方法
爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造成 焊接的迅速碰撞，在接触面上造成塑性变形而 实现连接的一种焊接方法。主要方法可分为平 行法和角度法。
1.放炸药的板 （复合板） 2.基板 3.基础 4.缓冲层 5.炸药 平行法 角度法 角度法
在金属不熔化的情况下两 工件之间接触距离达到（1～5） ×10-8 CM以内时，金属原子间 的引力才开始起作用。一般金 属通过精密加工后，其表面轮 廓算术平均偏差为（0.8～1.6） ×10-4 CM。在零压力作用下接 触时，实际接触面只占全部表 面积的百万分之一。在施加正 常扩散压力时，实际接触面仅 占全部表面积的1%左右。
超声波焊原理图
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换能器：将电磁能转换成同频率的弹性机械振动能。
磁致伸缩式——半永久性器件，工作稳定可靠， 但换能效率只有20—40%。 压 电 式—— 效率高，可达80～90%。 但比较脆弱。 聚能器：放大振幅。振幅分布与锥面形状及其放大系数 有关。
1. 超声波焊接原理及分类
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1）工作原理
既不向工件输送电流， 也不向工件引入高温热源只 是在静压力及弹性振动能的 共同作用下，将机械动能转 变成工件间摩擦功形变能和 随之而产生的温升，从而使 工件在固态下实现连接。
弹性振动能量的大小取 决于引入工件的振幅大小。
哈尔滨焊接技术培训中心

吉林大学焊接技术培训基地 国际焊接工程师培训课程
Harbin Welding Training Institute
Training Course for International Welding Engineer
其它焊接工艺 Ⅴ IWE-3／1.15
3）热等静压扩散焊设备
2）超塑成型扩散焊设备
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3.扩散焊应用及特点
1） 优点： （1）接头质量好，焊后无需机加工。 （2）焊件变形量小(低压力，工件整体加热， 随炉冷却)。 （3）一次可焊多个接头。 （4）可焊一些其它方法无法焊接的材料。 2） 缺点： （1）设备投资大。 （2）焊接时间长，表面准备耗力大，生产率低。 （3）对焊缝的焊合质量尚无可靠的无损检测手段。
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2. 爆炸焊的特点及应用
1）特点
（1）将任意相同或不相同的金属材料迅速， 牢固地焊接起来。 （2）工艺简单，易掌握。 （3）不需要大型设备和大量投资。 （4）不仅能焊点焊、线焊还可以焊面焊。 （5）比较经济。
2） 应用
（1）可焊接物理和化学性质相差悬殊的金属材料。 （2）可以生产复合材料。 （3）可用复合材料加工成各种不同金属的过渡接头。
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3）应 用
扩散焊可焊材料
应用在一 些特种材料， 特殊结构的焊 接中。 如；航天工业、 电子工业、aining Body
四、冷 压 焊
1.冷压焊的原理
冷压焊是在室温条件下，借助压力使待 焊金属产生塑性变形而实现固态焊接的方法。 实质上通过塑性变形挤出连接部位的氧化膜 等杂物，使纯洁金属紧密接触达到晶间结合 的过程。常用冷压焊方法有搭接和对接两种。
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2）缺点
金属超声波焊接需用功率随工件 厚度及硬度的提高呈指数剧增，因而 只限于丝、箔、片等薄 件的焊接。 大多数情况下只适用于搭接接头。
3）应用
超声波焊广泛用于微电子器件及精加 工技术，最成功的应用是集成电路元件的 互连。在电子航天电器包装塑料等工业都 广泛应用。
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雷管
炸药 复板 基板
基板与复合板厚度比（1:1～10:1）
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3.爆炸焊可焊材料
金属真实表面示意图
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1）扩散焊过程的三个阶段
第一阶段 变形和交界面的形成。在温 度和压力的作用下，微观凸起部 位首先接触和变形，在变形中表 面吸附层被挤开，氧化膜被挤碎 ，凸点产生塑性变形，开始形成 金属键连接。 第二阶段 晶界迁移和微孔的消除。原 子扩散和再结晶的作用，开始形 成焊缝。 第三阶段 体积扩散，微孔和界面消失。 原子扩散向纵深发展，在界面处 达到冶金连接。
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2）应用
（1）搭接焊可焊厚度为0.01～20 mm的箔材、 带材、板材等。常用于导线或母线的连接。 （2）对接焊可焊断面为0.5 mm² （手焊钳）～ 1500 mm² （液压焊机）的异型断面的线 材、棒材、板材、管材等。在电气工程 中铝、铜导线、母线的焊接应用最广泛。
声波电极通过 正切位置的声波 供应器被激发实 现扭转振动。
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2. 超声波焊的特点及应用
1）优点
（1）可适用于多种组合材料的焊接。 （2）不会对半导体等材料引起高温污染及损伤。 （3）易焊接高热导率及高电导率的材料。 如金、 银、铜、铝等。 （4）耗用功率小。仅为电阻点焊的5%左右， 焊件变形小于3～5%，焊点强度及强度稳 定性平均提高约15～20%。 （5）对工件表面的清洁度要求不高。
授课教师: 元哲石
国际焊接学会授权的培训机构 IIW Authorised Training Body
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一、超声波焊接
超声波焊接是利用超声波频 率（超过 16KHz）的机械振动能 量，在工件表面产生塑性变形并 在压力下破坏表面层，实现焊接 的方法。 它由震动剪切力、静压力、 焊区温升三个因素所决定。
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几种冷压焊方法的举例
拉伸过程中的冷压焊
压轧制板中的冷压焊
挤压中的冷压焊
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思考题
试说明等离子弧焊、电子束焊、 激光焊、电渣焊、摩擦焊、磁旋弧对 焊、磁脉冲焊、超声波焊、爆炸焊、 扩散焊、铝热焊、高频焊、冷压焊等 焊接工艺的热源是如何产生的？以及 它们各自的应用范围 ？
冷压对焊
冷压搭接焊（冷压点焊）
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2.冷压焊的特点及应用
1） 特点 （1）焊接过程中可行的变形速度既不会引起接头的 升温，也不存在界面原子的扩散。因此，不会 产生软化区、热影响区和脆性金属中间相。 （2）结合面均呈现复杂的峰谷和犬牙交错的空间形 象，使接触面大，其接头强度不低于母材。 （3）压力是唯一的外加能量。单位压力通常要比被 焊材料的σs（屈服强度）大许多倍。 F=PS F—焊接压力（N） P—单位压力（Mpa） S—焊件的横截面积（mm² ） （4）由于不需加热，不需填料，设备简单。 （5）易于操作和自动化，焊接质量稳定，生产率高， 成本低。
固相扩散焊
液相扩散焊
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2）影响扩散过程和程度的主要工艺因素
（1）温度：
影响扩散焊进程的主要因素是原子的扩散，影 响原子扩散的主要因素是浓度梯队和温度。扩散焊 温度一般高于1/2金属熔化温度。 0.6～0.8Tm（Tm母材熔点）。
（2）压力：
主要影响扩散焊第二阶段。压力过低表面层塑 性变形不足。0.5～50Mpa。
超声波焊接接头形式
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（2）切向传递到焊接表面
金属超声波焊可分为点焊、环焊、缝焊。
① 超声波点焊
超声波点焊示意图
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③ 超声波环焊
② 超声波缝焊
声波电极的端部是 圆盘状，振动器装在可 转角的波节K1上，力作 用在振动波节K2上。焊 接速度为0.4～10mm/min。