在超聲波焊接工藝中,確認工件清潔無油污是確保焊接質量、穩定性和可靠性的關鍵環節,其核心原因可從焊接原理、質量影響及工藝穩定性三個維度展開分析:
一、油污對超聲波焊接原理的干擾
超聲波焊接的核心原理是通過高頻振動(通常15-70kHz)使工件接觸面產生塑性變形和局部溫升,促使材料分子間擴散融合,形成固態連接。
油污(如機油、切削液、指紋油脂等)的存在會直接破壞這一過程:
- 物理隔離:油污在接觸面形成一層潤滑膜,阻礙工件表面的直接接觸,導致振動能量無法有效傳遞到焊接區域,塑性變形不足,難以形成分子間結合。
- 能量損耗:超聲波振動能量會優先被具有流動性的油污吸收或消耗,降低轉化為熱能和塑性變形能的效率,導致焊接區域溫度不足,無法達到焊接所需的活化狀態。
二、油污對焊接質量的具體影響
1. 虛焊/假焊:
油污導致接觸面未真正融合,外觀可能看似連接,但實際強度極低,受外力易斷裂,嚴重影響產品可靠性(如汽車線束、鋰電池極耳等關鍵結構)。
2. 氣孔/缺陷:
焊接過程中,油污受熱會揮發產生氣體,這些氣體被困在熔接界面會形成氣孔、空洞,不僅降低接頭強度,還可能成為應力集中點,引發后續開裂。
3. 外觀不良:
油污在高溫下可能碳化,導致焊接區域出現黑斑、污漬,影響產品外觀一致性(尤其對塑料、精密電子件等要求較高的場景)。
4. 強度不穩定:
油污的分布通常不均勻(如局部殘留、厚度差異),會導致各批次甚至同一工件的焊接強度波動,增加質量管控難度。
三、對工藝穩定性和設備的間接影響
- 模具污染:油污會附著在超聲波模具(焊頭)表面,長期積累可能導致模具與工件的接觸狀態改變,進一步影響振動傳遞效率,甚至需要頻繁停機清潔模具,降低生產效率。
- 參數失效:為彌補油污造成的能量損失,可能被迫提高焊接功率、延長時間等參數,這不僅會增加能耗,還可能導致工件過熱、變形(尤其對塑料、薄金屬等材料),反而加劇質量問題。
總結
油污的存在會從根本上阻礙超聲波焊接的“固態連接”機制,導致焊接強度不足、缺陷率升高、工藝不穩定等問題。因此,焊接前需通過溶劑清洗、超聲波清洗、擦拭等方式確保工件表面無油污,這是保證焊接質量的基礎前提,尤其在精密制造(如電子、汽車、醫療器械等領域)中至關重要。