Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Einfluss der Schwingungsamplitude und der Schweißkraft auf die Schweißfestigkeit beim Ultraschall-Metallschweißen

Al Sarraf ZS

Das Ultraschallschweißen von Metallen ist Gegenstand laufender Forschung und Entwicklung, wobei man sich in jüngster Zeit auf das Verbinden von Metallen in Miniaturgeräten konzentrierte, um beispielsweise lötfreies Drahtbonden zu ermöglichen. Neben dem kleinen Maßstab gibt es auch Möglichkeiten, das Verbinden dickerer Bleche zu erforschen und die Palette ähnlicher und ungleicher Materialien zu erweitern, die mit dieser Technologie erfolgreich verbunden werden können. Diese Studie präsentiert das Design, die Charakterisierung und den Test eines seitlich angetriebenen Ultraschall-Punktschweißgeräts für Metalle. Das Ultraschall-Punktschweißhorn für Metalle wird mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA) modelliert und sein Schwingungsverhalten experimentell charakterisiert, um sicherzustellen, dass Ultraschallenergie effektiv an das Schweißstück abgegeben wird. Der Schweißstapel und die Vorrichtungen werden dann entworfen und auf einer Testmaschine montiert, um eine Reihe von Experimenten für verschiedene Schweiß- und Ultraschallparameter durchführen zu können. Die Schweißfestigkeit wird anschließend mithilfe von Zugscherversuchen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schweißfestigkeit besonders empfindlich auf die Kombination aus Klemmkraft und Ultraschallschwingungsamplitude der Schweißspitze reagiert, es jedoch optimale Kombinationen dieser beiden gibt und auch Grenzen, die klar identifiziert werden müssen.