简介
1、技术原理:本技术在增材制造过程中,滚焊压头上的压滚体以一定的压力压在金属箔带上,同时在同步带轮的带动下滚焊压头做旋转运动,在换能器的作用下超声能量开启,调幅器对换能器输出振幅进行范围调节,使振幅达到所焊材料的敏感振幅。最后通过滚焊压头对振动传导作用将其施加于金属箔材之上,从而完成了在超声波的能量作用下将基板和金属箔带、金属箔带和金属箔带之间实现可靠的固相连接,重复上述过程,终而复始、不断叠层实现增材制造过程。在此基础上,为进一步拓展超声增材制造技术的应用领域,打破超声功率器件的限制,团队提出了激光即时预热与清理协同式超声增材制造技术,并利用有限元模拟技术重新优化了推挽式换能器设计。2、研究基础(以铝-铜层状复合超声焊接为例):Al/Cu形式焊接时,在焊接压力作用下,铝箔塑性较好,发生塑性变形可填补前次焊接压痕低凹位置,使焊接界面紧密接触,同时粗糙的结合界面能够提供足够的摩擦力,在超声振动作用下界面可以产生剧烈塑性变形,促进金属间相互扩散和晶粒融合。相同焊接压力下,由于铝的塑性由于铜,因此Al/Cu形式界面的剥离强度明显高于Cu/Al形式界面。在最佳焊接压力为0.2 MPa时,Al/Cu和Cu/Al两种形式界面的剥离强度分别为16.5 N/mm和13.1 N/mm。3、技术前景与市场:技术首创激光预热和清理联合作用式箔材预处理方法,配合推挽式超声系统完成超声快速成型。具有补充增材制造过程的热量不足和散热损失,软化金属、清理金属箔材表面氧化层和杂质,提升材料连接质量和效率、摆脱可焊金属箔规格限制,克服导热系数较大金属材料的不良焊接和接头质量低优点等。能够应用于船舶、装备制造、航空航天、轨道交通、生物医疗、军工等方面。4、预期效益:特种连接技术孵化完毕,预计可以实现经济年产值第一年200万元,第二年500万元,第三年1000万元。