（3）超声金属焊接的类型

根据待焊区域的形状与设备工作方式的不同，金属超声焊接可分为点焊、连续缝焊、环焊、对接焊、微丝焊和超声钎焊复合焊等类型。

①点焊。常用的超声点焊装置如图8-3所示。换能器产生的纵向振动波经和它相连的变幅杆放大后，从垂直方向传递给传振杆，使传振杆产生弯曲振动。传振杆与焊件接触处的振动方向是与两焊件接触面相平行的，传振杆同时也传递接触压力。为了增大功率，还可用多组换能振动系统从相对的方向同时激励传振杆(图8-3) 。

在焊接时一般需要在焊点的周围将焊件压紧。在焊接不同厚度的组合焊件时，超声振动应从较薄的焊件那一边导入。

为强化焊接效果，近年来发展了一种用两个不同频率的超声振动系统，从两个焊件的相对方向共同作用，上下振动系统的振动方向互相垂直做正交振动，其原理如图8-3所示。当上、下振动系统的电功率源各为3kW时，可焊铝件的厚度可达10mm,焊点强度可达到材料本身的强度。

②连续缝焊。连续缝焊，也称滚焊，是指焊接区域形状为线状的超声焊接。连续缝焊装置原理如图8-4 所示。焊接工具头为圆盘形，整个换能振动系统在焊接过程中可以连续滚动，圆盘的振动方向与变幅杆的振动方向一致，在焊头与焊件相对运动过程中完成。这种设备主要用于金属箔或薄金属带的连续缝焊。

③环焊。利用扭转振动完成焊缝为圆环形的焊接，其装置原理如图8-5(a)所示。超声环焊的焊头为圆筒形。扭转振动一般由扭转振动换能器直接产生，也可由其他方法产生。

对于同样几何尺寸的换能振动系统，扭转振动易于得到较大的位移振幅。

利用扭转振动进行超声焊接时，把焊件的焊缝置于超声振动的节点位置效果较好。

近年研制出了釆用两个超声振动系统的环焊装置，其结构与采用两个振动系统的点焊装置相类似，只是用凹形的焊接工具代替了点焊中的凸形工具头，如图8-5(b)所示。在这种焊接结构中，超声振动所采用的不是扭转振动，而是图中所示的互相垂直的两个纵向振动。

④对接焊。超声金属对接焊是指用超声振动把焊件从端头对接起来的一种焊接方法。 超声金属对接焊装置原理图如图8-6所示，主要由上、下振动系统、产生接触压力的液压源和焊件夹持装置等部分组成。图中左边的焊件，一端由夹持装置固定；另一端夹在上、下振动系统之间做超声振动；右焊件置于与此焊件相对接的位置并由夹持装置夹紧，该焊件从焊面到夹持处只需留出很小的长度(1mm左右)即可。上、下振动系统的相位必须是反相的, 上振动系统还可以是无源的。这种焊接装置可采用多个R-L型振动方向变换器把更多的夹心式压电换能器的功率合成到一起，以获得更大的超声功率。

⑤微丝焊。微细导线的超声焊接属于超声精密焊接，通常是把金属微细丝精确地焊在指定焊点，与前面讲过的超声点焊基本相同。由于这种焊接方式在集成电路、计算机电路等现代电子器件中应用很多，对焊点质量要求很高，所以焊接细导线的超声焊接装置与点焊装置相比有了很大改进，其装置原理如图8-7所示。

焊接的工具头是一细金属棒，与点焊中的传振杆相同。与点焊装置不同的是，该系统运用两个频率不同或频率相同但相位不同的超声振动系统同时向传振杆传递纵向振动，且两个振动系统的振动方向相互垂直。这两束振动波垂直交互作用的结果可以使传振杆产生复合的弯曲振动。通过控制两束波的频率和相位，工具头可以得到多种不同的振动轨迹。采用此装置可把Φ0. 025mm~0. 1mm的铝线或铜线与铜板很好地焊在一起。

由于集成块等电路中需焊接的导线很细，焊点间距离很近，用手工操作进行焊接非常困难，为此，一般用微机控制的自动超声细导线焊接机进行焊接作业。

⑥超声钎焊复合焊接。在通常的钎焊中引入超声振动，形成超声钎焊复合焊接。超声振动经钎焊使用的加热烙铁顶端引到焊件表面处的焊料中。在超声振动的作用下，焊料液中产生空化现象，破坏金属表面的氧化膜，并可以将氧化物及污垢带走，起到类似于搅拌的作用，使液态焊料与金属表面的浸润情况得到改善，金属液更容易渗入微细孔中，去除液态金属中的气泡，从而加速工艺过程，改善工艺质量。

目前常用的一些超声金属焊接形式还有超声波峰焊等，这里不做专门介绍。