制约国内超声波金属焊接技术发展的因素及发展方向

制约国内超声波金属焊接技术发展的因素：

1.换能器功率
换能器是超声波焊接设备的核心部件，金属超声波焊接要求换能器有大的功率容量、长时间的小衰减。国内大部分公司的20KHz换能器往往只能承受约1500W的负载，这和国际上制造商的同类产品能达到5000W还存在很大的差距，国内也尚未有见到掌握大功率超声波换能器的推-挽技术的报道。

2.超声波发生器
稳定的超声波发生器的要求必须具有频率自动跟踪功能，这样可以保证换能器系统能够始终工作在谐振状态，即达到焊头振幅的化。国内很多公司采用的是自激式的全桥或半桥电路，不具备频率自动跟踪的功能。这样造成的问题是当电感及电容的参数确定时，发生器的谐振频率就是个定值，不会随着温度或负载的变化而变化，而焊头及换能器的频率会随着温度及负载的变化而产生偏移，这样，焊头的振幅就会随着频率的偏移而大幅下降，这直接会导致焊接参数的变化，影响焊接稳定性。

3.焊头材料的性能
超声波金属焊接要求有高度耐磨的焊头，这样就要求焊头材料具有高硬度的性质，而超声波焊接技术本身要求焊头材料要有较好的韧性，这就造成了焊头材料选择上的矛盾。由于这些技术上的限制，目前国内大部分公司的焊头还无法和欧美同类产品所使用的焊头相媲美。

超声波金属焊接技术今后发展方向

我国超声波金属焊接技术起步较晚，很多都是简单的对超声波塑料焊接的原有技术进行的修改，正是由于两者的技术差异，使得这种做法并不能真正满足超声波金属焊接的技术要求。但是我们可以看到，近年来国内有关公司和相关科研人员通过不断的技术攻关和自主研发，已经有一些产品能够达到国外发达国家同类产品的水平。为了解决制约超声波焊接装备的关键技术，拓宽超声波焊接技术的应用范围，作者认为应该加强以下几个方面的工作:

1.大功率换能器技术
超声波金属焊接对换能器的功率有很大的需求，设计和制造出大功率的超声波换能器迫在眉睫。目前有一种推-挽式超声波系统，能够大幅提高换能器功率，值得我们更加深入的研究和改进。

2.焊头材料
在超声波金属焊接过程中，如果焊头的质量不能达到理想的水平，将会大大影响我们在生产和应用中的成本和产能。我们对超声波金属焊接所用焊头的要求是既要有高硬度，又要具有良好的韧性，这样才能保证焊头的使用寿命。同时焊头表面网纹的设计也在一定程度上影响焊接质量。因此想要保证焊头的质量和寿命，我们不单要不断选择更加合适的焊头材料，还可以从表面涂层或渗层技术、表面网纹设计等方面做更深入的研究。

3.超声波电源技术
超声波金属焊接较超声波塑料焊件而言，对于电源有了更为严格的要求。因此，设计和制造出更好的超声波发生器对于提高超声波金属焊接质量的作用显而易见。能够频率自动跟踪的超声波发生器技术还有很多需要改进的地方，这也将成为我们研究的重点。

4.超声波焊接技术的推广应用
超声波金属焊接技术是在超声波塑料焊接技术之上发展起来的，但由于关键技术还存在一些问题，远没有像超声波塑料焊接技术那样获得广泛的应用，目前超声波金属焊接主要应用于汽车、制冷、太阳能、电池、电子等几个领域。但是超声波金属焊接技术在金属层状复合材料制造领域的应用在我国还是一项空白，随着我国超声波金属焊接技术的发展和关键技术的突破，相信超声波金属焊接在金属层状复合材料制造领域以及金属快速增材制造领域将获得推广应用。