锂电池极耳焊接：超声波工艺原理详解

它是一种在压力和超声波高频机械振动的共同作用下，通过摩擦生热和塑性变形来实现金属间固态连接（固相焊接）  的方法。核心特征是焊接过程中被焊金属未达到熔点，不形成液态熔池。

1 核心定义与特征

固态连接：焊接过程中，被焊工件界面的温度通常仅达到材料熔点的 1/3至1/2（约200-300℃），远低于熔点。金属不发生熔化，而是通过原子间的相互扩散和键合形成连接。

能量形式：利用的是高频机械振动能（非热能或电能直接作用于工件），通过摩擦转换为界面所需的热能和形变能。

2 能量转换与传递链条

整个过程的能量传递遵循一个固定链条：低频电能 (50/60 Hz) → 超声波发生器/控制箱 → 高频电能 (20, 35或40 kHz) → 换能器（压电陶瓷晶体）  → 同频率机械振动 → 变幅器（放大振幅）  → 焊头 → 传递至被焊工件界面。

3 焊接界面的关键作用机理

当振动能量传递到叠放在一起的两工件界面时，在静压力 的配合下，发生以下关键过程：

高频摩擦：焊头带动上工件相对于静止的下工件（或焊座）做高速水平振动，使接触面产生剧烈摩擦。

清理与活化：摩擦功瞬间清除工件接触面的氧化物、油污等杂质，暴露出纯净的金属原子。

塑性变形与扩散：摩擦产生的热量（结合塑性变形产热）使界面金属软化，屈服强度降低，在压力和剪切力的共同作用下发生显著的塑性流动和变形。这促进了纯净金属表面的紧密贴合与原子间的相互扩散。

形成连接：最终在界面形成以金属键合为主，兼具机械咬合特征的牢固固态接头。这个过程也被描述为一种低温下的“金属再结晶”过程。