微波冶金技术篇1

【关键字】机电一体化；马弗炉；温度控制

引言

在工业控制中应用机电一体化技术有如下几方面意义：（1）面对现行的机械技术必须进行性能改善、质量减轻和精度提高的情况，必须使用机电一体化技术实现控制的快速响应，减小能耗，优化运行性能；（2）机电一体化技术能够实现纯机械技术手段所无法达到的工作目的和控制精度；（3）微电子技术中的大规模集成电路、微型处理器等装置可以帮助提高对产品的控制力；（4）计算机技术等的应用可以改进设备的自动化程度，简化操作机构和操作流程；（5）软件技术可以使机械工作实现程序化，提升其工作灵敏度，实现设备的多功能化。（6）机电一体化技术还具有其他多种复合功能，利用这些功能能够实现产品和系统的自动检测与控制，以及实现智能分析等功能，进而实现产品制造的智能化。

马弗炉又称为箱式电阻炉，是一种通用加热设备，被广泛应用于冶金、机械、建材、化工等行业。当前的冶金工业对自动化、智能化程度的要求越来越高，本文就目前情况下的冶金工业现状对传统马弗炉进行改进，利用机电一体化技术实现了马弗炉的温度控制功能。

1系统控制要求

本马弗炉的机电一体化控制希望通过电子器件的控制实现慢灰、快灰、挥发分和通用四个功能，要求选择相应的功能按键可以实现相应的功能并对应的指示灯变亮。该系统当进入测试或者测试程序后，如果想装入另一测试程序，需要通过复位或者重新上电进行重新初始化才能进行新的功能选择。由于每个功能的每个阶段需要达到的温度和时间都不相同，如慢灰功能要求温度从室温升到500℃所需时间不低于30min，在500℃恒温30min，再从500℃升至815℃，然后保持恒温。可以看到，若采用人工控制方法，不仅很难控制温度和时间以达到要求，还限制了操作人员进行其他工作。此时机电一体化技术的控制性能优势就体现出来了。

2系统工作原理设计

实际使用中需要马弗炉实现在规定时间内进行加热或者保温等功能，如果利用机电一体化技术实现该功能可以保证温度控制的准确性和灵敏性，还能节省一定的人力成本。

本系统硬件由以下几部分电路组成：AT89C52单片机、温度检测和控制电路、温度-电压转换电路、显示及报警电路、时钟电路、键盘电路等，如图1所示：

图1马弗炉温度控制系统硬件实现框图

本系统利用K型热电偶构成的温度检测电路能够将马弗炉的温度通过高精度的集成芯片MAX6675转换为相应的电压信号，实现信号数字化，然后将数字信号与单片机的I/O接口直接进行对接，这种数据传输方式减少了电路的成本，并且由于是信号的直接传递，故可以保证较高的控制精度。在单片机接收到输入信号后，按程序对信号进行数据处理，然后将结果显示在液晶屏上并判断温度是否达到要求，确定是否进行报警。而键盘电路的主要作用是，根据实际操作需要进行特定功能的选择或者特定温度的输入，然后通过单片机将信号传输到马弗炉温度控制电路中，在规定时间内完成规定操作。利用该方法，还可以实现实际温度与设定温度的比较，通过软件控制算法进行控制量计算，进而控制固态继电器的导通与切断，达到温度调节的目的。

3温度控制电路设计

本系统中的温度控制模块主要由两片CD4527，一片74LS221和一片MC1413相互连接构成。鉴于过零固态继电器具有光电隔离功能，故可以将其直接与数字电路进行对接。

本系统采用Z型SSR实现功率的控制。该方案的优点在于其输出电压中所包含的高次谐波成分较传统可控硅移相式调压调节方式低，可以减少电磁污染。Z型SSR中还加入了过零控制电路。该电路是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR表现为通路；当断开控制信号后，直到等待交流电出现正半轴与负半周的交界，也就是出现零电位时，SSR表现为断态。这种设计方式可以防止高次谐波的干扰，减少对电网的污染。而利用RC串联构成的吸收电路的引入还可以防止从电源中传来的尖峰、浪涌电压对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰。

根据Z型SSR的工作原理可以知道，当Z型SSR在1s内全导通时，其触发频率为100Hz，输出交流电压波头数为100；当Z型SSR在1s内全关断时，其触发频率为0Hz，输出交流电压波头数为0。利用该系统使用的控制算法获得1s内出现的波头数，然后将波头数的十位和个位分别传递给P2口的高4位和低4位，也就是利用CD4527的BCD输入数来控制电路的交流输出，利用输出波形控制Z型SSR的开与断，最终实现改变马弗炉的输入功率的目的，使马弗炉温度达到预设值。

部分程序代码如下：

4总结

鉴于机电一体化在控制方面具有很强的优势，如不需要过多的人力成本，控制的准确度和灵敏度均具有非常高的水平等，本文提出了一种基于单片机和温度传感器的机电一体化控制方案，实现了对马弗炉温度的自动化、智能化控制。该方案以单片机为核心，具有很多功能扩展模块，结构简单，操作方便，功能齐全，具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]于军，李坤.基于STC12C5A6OS2的马弗炉温度控制器设计[J].今日电子，2010（6）.

[2]张葆青，闫石，陈爽.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].机床与液压，2011，39（24）.

微波冶金技术篇2

2.COREX熔融还原运行情况及发展方向分析姚永林，余帆，邓立波，YAOYonglin，YUFan，DENGLibo

3.离子交换过程动态数模仿真系统研究山西冶金李明周，童长仁，李世晓，LIMingzhou，TONGChangren，LIShixiao

4.PC轧机轧制宽带钢过程轧制力与轴向力分布规律研究张中元，李玉贵，杜晓钟，ZHANGZhongyuan，LIYugui，DUXiaozhong

5.顶头等离子喷涂过程数值模拟马腾，崔小朝，马崇山，MATeng，CUIXiaozhao，MAChongshan

6.烧结使用菱镁石粉工业试验研究陈润峰，CHENRunfeng

7.灵丘支家地银矿床地球化学特征及成因研究冯祝平，FENGZhuping

8.降低450㎡烧结机返矿率生产实践闫利娥，YANLi'e

9.304不锈钢连铸坯表面裂纹原因分析及改善措施戴秀东，DAIXiudong

10.SEL-587型微机继电保护装置的调试技术潘邦全，金仁才，唐克斌，PANBangquan，JINRencai，TANGKebin

11.热轧板边裂缺陷成因分析及对策张彬，ZHANGBin

12.某高速线材及大盘卷工程集卷站自动化控制系统王一谦，WANGYiqian

13.高炉热风炉燃烧过程模糊控制研究刘杰，LIUJie

14.快速顶锻机控制系统改造李红光，张海军，LIHongguang，ZHANGHaijun

15.超滤与反渗透系统处理循环排污水在电厂中的应用马晋杰，MAJinjie

16.高压变频器在烧结主抽风机上的应用陈戈，CHENGe

17.热轧H型钢加热炉设计原理及特点张璐，ZHANGLu

18.冷轧机锥体式轧线调整装置的设计及分析王大号，谢磊，徐利璞，WANGDahao，XIELei，XULipu

19.热风烧结技术在长钢4号200㎡烧结机上的应用马若非，MARuofei

20.液压驱动连杆蝶阀在炼铁应用中的改进孙平超，余其军，SUNPingchao，YUQijun

21.国内首条4000t钢管水压试验机机组的研制温明军，王芳，WENMingjun，WANGFang

22.敬业板坯裂纹原因分析杨海西，张觉灵，孙聪志，赵景飞，YANGHaixi，ZHANGJueling，SUNCongzhi，ZHAOJingfei

23.酒钢高线结合高速棒材生产技术的工艺改造孙竞，SUNJing

24.山西冶金浅谈锥形穿孔机组的改进周新亮，张明娟，ZHOUXinliang，ZHANGMingjuan

25.棒材倍尺尾部弯曲的原因分析及消除措施丁建军，DINGJianjun

26.浅谈炉卷Cr25Ni20Si2钢的可焊接性及工艺性王家骏，WANGJiajun

27.交流单芯电缆产生的涡流效应李军

28.大孔径预裂爆破在酒钢黑沟矿的应用程国华

29.混凝土裂缝的产生及防治吴杰

30.发动机曲轴的失效及修复李曙光

31.提升钢铁产品标准水平提高产品质量吴昊，仝丽珍

32.建筑企业减少应收账款损失的几点对策黄国保

33.钢铁企业备件库存优化管理的实践田雨林

1.低速重载动压油膜轴承的油膜流场分析朱琳，黄庆学，ZHULin，HUANGQingxue

2.低品位菱锰矿两种浸出工艺综合利用实验研究刘亮，LIULiang

3.LS-DYNA在滚切剪剪切力计算中的应用任志峰，孟繁霞，楚志兵，RENZhifeng，MENGFanxia，CHUZhibin

4.管坯钢T91夹杂物控制实践与分析郝旭明，HAOXuming

5.信息动态

6.Mn-C系活度相互作用参数与温度的关系姚娜，YAONa

7.太钢六轧厂2300mm轧机电气系统改造的设计与应用许晓，XUXiao

8.首钢长钢9号1080m3高炉投产半年实践潘向东，PANXiangdong

9.管线钢的化学成分和性能分析孟宪明，MENGXianming

10.热轧带钢表面氧化铁皮成因及去除方法崔卫中，CUIWeizhong

11.LF炉与中频炉双联冶炼高合金钢工艺实践杨利忠，YANGLizhong

12.高强韧性Si-Mn-Ni系钢的生产实践孟传峰，MENGChuanfeng

13.数据挖掘中聚类算法的研究李锐利，LIRuili

14.Φ340mm十机架微张力减径机简介陈纬，赵超越，CHENWei，ZHAOChaoyue

15.长钢8号高炉焦炭热态性能对冶炼的影响及改善措施曹锋，冯广斌，CAOFeng，FENGGuangbin

16.管坯提升链载荷及受力分析赵霞，赵超越，ZHAOXia，ZHAOChaoyue

17.太钢一高炉提高煤比实践山西冶金张爱国，ZHANGAiguo

18.永通公司烧结机设备技术改造的效果李新兵，温丽霞，LIXinbing，WENLixia

19.谈冷床输入变频辊道辊子的改进刘井泉，李梅娟，LIUJingquan，LIMeijuan

20."4.18"钢水包倾覆事故原因分析及应对措施张瑞明，ZHANGRuiming

21.超声波自动探伤设备在临钢3300mm中板生产线的应用徐强，李维钧，夏加兵，冯树森，XUQiang，LIWeijun，XIAJiabin，HONGShushen

22.DeltaV系统在工业生产中的应用杨虎，YANGHu

23.提高轧机机架辊使用寿命的改造实践王建军，李鸿，张盼荣，WANGJianjun，LIHong，ZHANGPanrong

24.DCS系统和PLC系统在轧钢厂水处理中的应用和调试艾云峰

25.无底柱分段崩落法中推排产生的原因分析与预防田宏海

26.热轧H型钢轧辊及孔型设计浅析李强

27.H型钢开坯机压下丝杆自动旋松分析及改进王海鹰

28.推拉酸洗夹送辊辊体断裂故障原因分析及改进措施路志杰

29.减少轨道电路红光带确保行车运输安全刘燕

30.选择室外供水管网管材的几点建议黄国保HtTp://

31.浅析差压变送器在应用中的故障诊断和分析赵霄鹏

32.在SAP中开发主要产品产量报表卢延文

33.长钢战略管理SWOT分析姚奇志，孙磊

34.浅议会计信息失真的原因与对策赵萍

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2.纳米复合永磁薄膜的微磁学模拟杨丽丽，张敏刚，赵毅朝，张佳，YANGLili，ZHANGMingang，ZHAOYichao，ZHANGJia

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4.烧结钕铁硼的磁性能和力学性能研究进展王奇凡，张敏刚，王瑜，刘吉祥

5.结合射钉实验与数值模拟对凝固进程精确预测研究郝赳赳，HAOJiujiu

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19.热轧钢筋剪切缺陷分析与改进措施焦忠强，甄晚青，JIAOZhongqiang，ZHENWanqing

20.冶炼不锈钢闪蒸氩气的节能回收高磊，GAOLei

21.两级计算机系统在单机架可逆式冷轧机的应用高文勤，GAOWenqin

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25.1000kV晋东南变电站清水防火墙施工技术盖月明，苗翠珍

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31.论工程项目沟通管理山西冶金赵朝霞

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30.浅谈液压油的污染与控制朱喜玲

31.变配电所的常见故障及事故处理葛东胜

微波冶金技术篇3

【关键词】STM32F103RB6超声波测厚高炉炉身厚度

1引言

炉身是保证高炉冶炼的重要部分，炉身厚度包括炉壳、填料、冷却壁和炉衬。高炉生产过程中，因受到上升的煤气流和下降的炉料冲刷和磨损，在高温和化学反应等物理化学因素的作用下，炉身侵蚀严重，破坏了操作炉型，将影响高炉冶炼顺行，也影响高炉的使用寿命及生产安全。

国外的很多研究单位都做过高炉炉身厚度检测的方法研究，如日本、美国和荷兰一些国家曾采用热电偶法、电磁脉冲法、电阻法和电容法等方法检测炉壁厚度；本文将超声波测厚技术应用到高炉炉身测厚中，设计了一种采用“脉冲回波法”进行测量的高炉炉身测厚系统，可实现对炉身厚度的多点、连续在线监测。

2炉身厚度测量思想

图1是炉身厚度测量示意图，将一特制测杆[3]埋藏炉身中，测杆随炉身的侵蚀而同步侵蚀；因此，只要测出测杆的长度即可得到炉身的厚度。测量过程如下：超声波探头通过耦合剂与测杆一端紧密接触；激发探头发射超声波脉冲，超声波脉冲沿测杆传播，当超声波脉冲传输到测杆前端面和炉膛内部分界面时，将发生反射和透射现象，部分声波沿原路返回。

假设测杆长度为L，超声波从发射到前端面的传输时间为t1，回波所走时间为t2，超声波传播速度为C，则存在如下关系：

（式1）

超声波在测杆中的传播速度C为5200m/s，可看成常量。因此，只要测出超声波传播时间t1、t2之和就可求的测杆长度L。

3系统整体方案

超声波炉身测厚系统包括：STM32F103RB6微处理器、高压电源电路、信号发射电路、超声波探头组、接收处理电路、增益调整电路、阈值比较电路、显示、按键通讯电路等硬件，以及各部分对应的软件。整体结构如图2所示。

系统的测量过程如下：首先，高压电源电路将24V直流电压转换到500V以上的高压以激发超声波。此时，单片机控制接通某一通道的探头到发射电路，当脉冲发射控制逻辑触发可控硅导通时，发射电路发射一次超声波脉冲信号，同时启动计数器。然后，等探头收到回波信号后，信号处理电路对接收信号进行滤波和初级放大；稳定在±2V范围内。比较器检测到接收信号大于阈值时，处理器停止计数并计算时间，该时间即为t1+t2。=时间t1+t2、声速C代入（式1）计算出长度L，即为炉身厚度。

4系统软件设计

主程序流程图如图3所示。

首先对处理器内部资源和各外设进行初始化；接着输出一个持续约2.4μs的高电平可以触发可控硅导通，以发射一次超声波，同时启动计数器。当接收电路接收到回波后，停止计数并保存计数值，完成该通道的一次测量。按上述步骤对该通道进行多次测量，并进行软件滤波，得到准确的时间值t1+t2，最后将时间和声速代入公式计算出该点的厚度并送VFD显示，完成该通道的测量。以此方法对其他通道进行巡检，当所有通道都测量完成后，将测量数据上传给上位机。测量过程中可随时响应按键中断，以便实现系统参数的实时修改。

5结束语

本测厚系统测量精度达2cm，具有多点测量，通过和保存测量结果等功能。可实现对炉墙厚度的在线连续测量。为高炉喷补造衬提供了参考数据，对监测炉身厚度侵蚀变化及冷却壁的侵蚀破坏情况，对保证控制高炉的操作炉型和延长高炉的使用寿命，具有重要的意义。

参考文献

[1]崔大福，江杰，刘先龙，肖俊生.高炉炉身厚度在线监测技术在高炉中的应用[J].中国冶金，2013.23（3）16-19.

[2]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[3]杨友松，崔大福.炉墙厚度测量系统的设计和改进.包头钢铁学院学报，2003年9月第22卷第3期.

作者简介

肖俊生（1981-），男，汉族，内蒙古丰镇市人，讲师，主要从事虚拟仪器、自动检测技术等的研究。

微波冶金技术篇4

关键词：分析化学微波消解应用

一、微波消解技术的原理及特点

1.微波消解原理

微波是一种电磁波，频率范围为300~3×l05MHZ，微波消解炉的工作功率为2450MHZ。微波的方向性很强，频率很高，对被消解物质具有一定的穿透能力。微波在炉腔内形成一个微波场，此微波场以每秒24.5亿次的频率不断地改变其正负极性。微波消解罐中的样品处于具有极性分子的溶剂之中，这些溶剂的极性分子在微波场中也随之高频地改变方向，形成高速偶极旋转。分子间相互发生高速地碰撞与摩擦，微波能则转变为热能，因此样品在高温下与溶剂发生剧烈作用，与此同时又产生大量气体，在密闭的溶解罐中形成高压，样品在高温、高压状态下迅速消解。

2.微波消解的技术特点

微波消解具有优点如下：（1）微波具有很强的穿透力，直接作用于样品内部，使罐内外均匀受热，短时间即可以达到所要的温度。微波加热在微波罐启动10~15s便可奏效，而且热量损失极小，极大的缩短了消解时间。（2）密闭容器微波消解所用试剂量少，空白值显著降低，且避免了微量元素的挥发损失及样品污染，提高了分析的准确性。

二、微波消解在分析化学中的一些运用

1.微波消解技术在中药样品中的应用

目前，各国对进口中药的质量控制愈加严格，一般要求重金属含量在10~6数量级甚至更低。常用测定微量元素的方法有AAS，ICP-AES等，但在测定中会受到样品中未消解完全的有机质的影响。传统消解手段往往达不到相应的温度，而无法使样品消解完全。密闭微波消解中，容器内压力升高，使酸的沸点相应升高。如硝酸在1个大气压下，沸点是120℃，而当压力提升到5个大气压时，其沸点可达到176℃，可以大大加快样品的消解速度。此外，重金属元素如Cd，Hg，As，Sb，Bi等均为易挥发元素，利用常压敞口消解很容易在消解过程中造成损失。

几乎所有的中药都需要经过预处理，破坏消化掉有机组分，将待测元素转化成无机化合物，然后制得适于进行ICP光谱测量的供试液。对于商品化仪器来说，样品处理无疑是中药微量元素分析重要的误差来源，因此，选择合适的样品处理方法较为重要。传统的消化方法耗时长、步骤繁琐、效率低、空白高、分析人员劳动强度大，而且开放系统的加热消解过程安全性差，有些酸如高氯酸使用时有时可能发生爆炸，产生危险，同时在消解过程中产生有害气体，对人体健康带来危害，为此分析工作者一直在寻找一种操作简便、效率高的消解方法，微波消解技术由此应运而生，并在近十几年来受到人们的普遍关注，逐渐成为一种常规的样品处理手段。

2.微波消解技术在地质样品和环境保护方面的应用

1985年，Smith等人首次将密闭微波消解引入地质样品的消解中，极大地加速了地质样品的处理过程。由于地质样品中的基体均较难消解，各地质样品间成分的差异虽然较大，但一般都含有硅酸盐，因此若想达到完全消解，需加入HF，此时对消解罐便会有特殊的要求。因此，在消解前，先将样品于混酸中浸泡一定时间后，再进行消解，往往可获得较好的消解效果。

美国国家环保局将微波辅助酸消解硅基和有机基体样品的全分解方法纳入了其标准方法3052之中，以此作为环境分析的一个标准方法。胡珊珊等采用微波消解-原子吸收光谱法和原子荧光光谱法测定土壤中铜、锌、铅、镉等重金属，并通过多种消解酸体系实验，进行比较选择最佳消解方法。

3.微波消解技术在食物样品及卫生检验的应用

对食品中重金属、有机农药残留及其它一些成分的监测，越来越受到人们的关注。食物样品中大部分为有机成分，在消解过程中有大量CO2产生，另外还有硝酸的还原产物NO2，因此当消解反应开始后，反应体系内压强会迅速增加，所以在消解时需控制微波辐射功率，防止发生危险。食物样品一般不含难消解的物质，为减少消解过程中体系内的气体量(大量的气体不利于消解结束时系统的降温和降压)，在消解食物样品时，一般不加入HF和HClO4。研究表明，当食物中油脂含量较大时，应采用更大的消解压力、增加消解时间或加入H2O2等试剂以保证样品的完全消解。

目前在卫生检验领域中，微波消解方法无论是国家标准方法还是文献报道的方法大多数采用硝酸-过氧化氢法，当固体样品取样量在0.19g~0.59g时，加硝酸2ml~8ml，过氧化氢1ml~3ml，美国CEM公司推荐的方法则用6ml~8ml浓硝酸。而其中国家标准方法对某些样品的前处理规定为微波消解法，例如1998年中国标准出版社出版的《食品卫生理化检验标准手册》，对食品中总汞、锑测定的样品处理；2002年版《化妆品卫生规范》，对化妆品中的铅、砷、汞样品处理；2010年版《中国药典》附录，对样品中含有铅、镉、砷、汞、铜元素的处理。

4.冶金和其它样品的消解

对于一些常规方法很难消解的样品，使用微波消解作为样品的前处理手段，通常可以获得很好的效果。如石化产品，若采用压力溶弹消解需要5h~8h，而采用微波消解只需要1h~1.5h。在测定煤炭中含硫量的实验中，使用微波消解可避免常规方法造成的环境污染。采用分步微波消解，先以NaOH作为溶解试剂，再用HNO3为消解试剂，成功消解了硅含量较高的铝合金试样，解决了对铝合金中高含量硅测定时样品消解困难的问题。

三、结束语

随着国民经济的发展，人们对生活质量有了更高的需求，这就促使工业产品的分析、食品安全的检测与环境质量的监测更具有高效性与准确性。因此，作为新技术手段的微波消解技术在近年得到了迅猛的发展，在许多领域都有广泛的运用。但微波检测仪器还需要不断的改进，笔者认为微波消解技术与后续检测仪器的联用技术将成为最具意义和最活跃的研究方向。

参考文献

微波冶金技术篇5

关键词：超声波焊接研究现状

0引言

1950年美国人发明了超声波焊接技术，该技术作为特种连接技术，在工业生产中得到广泛应用。另外，超声波焊接技术还广泛应用于电子工业、电器制造、新材料的装备、航空航天及核能工业、食品包装盒、高级零件的密封技术等方面。超声波焊接的优点主要表现为：节能、环保、操作方便，这种技术对我国建设资源节约型、环境友好型的社会起着很大的促进作用。

1超声波焊接原理及特点[1]

超声波焊接作为一种特殊焊接方法，通常情况下是指利用超声波频率（大于16KHZ）的机械振动能量，将同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等进行连接。通过超声波对金属进行焊接时，一方面不需要向工件输送电流，另一方面没有将高温热源引入工件，在焊接过程中，在静压力的作用下，将弹性震动能量转变为工件间的摩擦功、形变能，以及有限的温升等。在母材不发生熔化的情况下，实现接头间的冶金结合，因此，超声波焊接属于固态焊接。

工频电流在超声波发生器的作用下，进一步转变为超声波频率（15～16KHZ）d的振荡电流。通过磁致收缩效应，换能器将电磁能转换成弹性机械振动能。放大器的作用是对振幅进行放大，同时借助耦合杆和上声极与并工件进行耦合。如果换能器、放大器、耦合杆和上声极的自振频率相互一致，在这种情况下，系统将会产生谐振，从而将弹性振动能传递给静压力F的工件。两种薄材工件通过此种能量之间的转换被粘接在一起。

2国内研究现状

2.1超声波金属焊接的研究现状

崔岩[2]研究超声波焊在坦克铝件焊修中的应用，对铝及铝合金的焊接性进行了详尽的分析，认为保证焊点质量稳定的重要因素是谐振频率的精度。在超声波焊接过程中，由于机械负荷是多变的，失谐现象会随机出现，进而使得焊点质量不稳定。根据超声波焊的特点，制订相应的焊接规范。大量实验证明：通过超声波对铝及铝合金进行焊接，金属表面致密的氧化膜可以有效地去除，进而保证了焊接质量。

华南理工大学杨圣文等人[3]推导了铜片-铜管太阳能集热板超声波焊接接头区域理论区域温度公式，并利用人工热电偶法测得焊接区域温度，分析了实测温度偏差产生的原因，结合焊接接头的扫描电镜（SEW）图片进行对比分析，研究了铜片-铜管超声波焊接接头的形成机理。结果表明：超声波焊接是基于接头区域微齿顶端处高温、纯净金属发生塑性变形后表面充分贴合两个因素基础上的金属键合和机械嵌合而形成接头的物理冶金过程。

南京航空航天大学机电学院的张秋峰[4]研究了1Cr18Ni9Ti与TC4异种金属的固态扩散焊接工艺，在现有的基础上采用超声波加载固态扩散焊的工艺。金相试验分析结果表明：采用超声波加载扩散焊接工艺，使不锈钢和钛形成了良好的连接。

哈尔滨工业大学的闫久春、孙小磊[5]等，在敞开环境下研究了一种适合复杂结构，并且能够进行可靠连接的“超声波振动辅助钎焊技术”原理，同时对铝基复合材料、铝合金、陶瓷/铝、玻璃/铝焊接的初步试验结果进行了描述。焊接结果表明：在钎焊过程中，通过施加适当的超声波振动，母材表面氧化膜可以有效地去除，进一步促进了母材与钎料的润湿。在低温、大气环境下，获得了具备微观组织结构和力学性能良好的连接接头。

南昌大学的朱政强等人[6]用电子背散射衍射（EBSD）方法来研究超声波焊接下铝合金AA6061的微观组织变化，从微观角度里加深对超声波金属焊接的理解。通过实验，得到原始铝箔和焊接后铝箔的品粒取向差分布图。通过分析品粒取向、晶粒结构和晶界特征了解超声波焊接对铝合金组织和结构的影响。

2.2超声波非金属焊接的研究现状

郭毓峰[7]对12μm聚对笨二甲酸乙二醇酯（PET）/30μm聚乙烯（PE）薄膜超声波焊接工艺进行了研究，发现焊接振幅在2-10μm，对焊接接头热合强度的影响不大；在焊接振幅4-7μm出现了焊接接头的热合强度最大值。焊接接头的热合强度随着焊接时间的延长和焊接压力的增大表现出先增大后减小的变化规律。通过对不同工艺参数下焊接区域的结晶程度进行分析，其结果显示，接头的结晶程度影响着PET/PE薄膜焊接接头热合强度，焊接区域试样的结晶程度随着焊接时间、焊接振幅、焊接压力增加先减小后增大，焊接接头的热合强度先升高后降低。

赵钢[8]等人研究超声波焊接在汽车传感器封装中的应用。讲述了通过对材料、焊接方法的选择和焊口及工装设计与制造过程设计，来实现汽车传感器封装的方法。

赵仕彬[9]研究了超声波焊接在连接器中的应用。简明扼要地介绍了超声波焊接的原理，结合面的设计方法、设计要点，以及在连接器中的具体应用和使用范围。

西北工业大学的聂中明[10]研究了高电阻CdZnTe半导体（简称CZT）接触电极与引线的超声波焊接。认为：CZT晶片经机械抛光表面处理后，通过离子溅射法制备的金电极与外引线间具有较高的超声波焊合率，能获得最佳焊点质量的电极厚度为180nm。此外，确定CZT接触电极制备工艺后，楔入压力成为影响CZT接触电极与引线超声波焊接质量的主要因素，焊接功率则为次要因素。

3总结

目前，对超声波金属的焊接机理认识不足，超声金属焊接作为一种固相焊接方法，或者说是金属间的“键合”过程，在焊接过程中，是否无金属熔化还有待进一步研究。还有在材料焊接中应用超声波，虽然焊接效果比较好，但是对于由超声波发生器、声学系统与机械系统相结合的整个系统来说，在稳定性、可操作性、可靠性等方面依然存在问题，所以声学系统的设计，以及声学系统与试件之间的连接方式等都非常重要。另外，从微观力学的角度研究超声波振动对晶粒和织构的影响也是未来研究的重要方向。

参考文献：

[1]李小明，李彦生，韩景芸.基于超声波焊接技术的快速成型方法研究[J].机床与液压，2007，35（3）：4-6.

[2]崔岩.超声波焊在坦克铝件维修中的应用[J].工业技术经济，2000，19（3）：114-116.

[3]杨圣文，吴泽群，陈平池.铜片-铜管太阳能集热板超声波焊接试验研究[J].焊接，2005（9）：32-35.

[4]张秋峰.钛与不锈钢的超声波扩散焊接[J].机械工程与自动化，2008（1）：125-127.

[5]闫久春，孙小磊.超声波振动辅助钎焊技术[J].焊接，2009（3）：6-12.

[6]朱政强，马国红，E.Ghassemieh.铝合金AA6061超声波焊接下组织演变分析[A].第七届中国机器人焊接学术与技术交流会议文集[C]，2008：107-110.

[7]郭毓峰.聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯薄膜的超声波焊接[J].宇航材料工艺，2010（4）：53-55.

[8]赵钢，曹智，董双辉.超声波焊接在汽车传感器封装中的应用[J].沈阳航空工业学院学报，2007（4）：25-28.

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