近年国外发展起一套新的超声波增材生产技术，它使用大功率成像能量，以金属箔材作为原材料，利用金属层与层之间振动摩擦产生的热量，增进界面间金属原子互相蔓延并构成界面固态物理冶金融合，从而构建金属带材逐级变换的增材生产成形，同时将溶增材过程与数控铣削去等减材工艺结合，构建了超声波成形与生产一体化的超声波增材生产技术。与高能束金属较慢成形技术比起，超声波增材生产技术具备温度较低、无变形、速度快、绿色环保等优点，合适简单叠层零部件成形、加工一体化智能生产，在航空航天、器装备、能源、交通等尖端领域具有最重要的应用于前景。一、超声波增材生产技术的发展1、超声波金属焊的发展超声波金属焊技术是19世纪30年代无意间找到的。当时在做到电流点焊电极特超声波振动试验时找到必经电流也能展开焊，因而发展了成像金属冷焊技术。

虽然超声波金属焊技术的找到比超声波塑料焊要早于，但目前应用于很广的还是超声波塑料焊，这是因为超声波塑料焊对于焊头质量和换能器功率的拒绝要比金属焊较低得多。所以，由于不受超声波换能器功率的容许，多年来超声波焊技术在金属焊领域没获得很好的应用于和发展，主要局限于金属点焊、扯焊接、线束和封管4个方面。

超声波增材生产装备的关键是大功率超声波换能器，美国使用引-扶（push-pull）技术，通过将两个换能器串联，顺利生产出有了9kW大功率超声波换能器，引-扶（push-pull）式超声波换能器原理如图1右图。大功率超声波换能器的经常出现使得超声波焊技术需要对一定厚度金属箔材构建大面积较慢溶成形，为超声波增材生产技术的发展奠下了技术基础。

2、超声波溶成形机理超声波溶成形技术是使用大功率超声波能量，以金属箔材作为原料，利用金属层与层之间振动摩擦而产生的热量，增进界面间金属原子的互相蔓延并构成固态冶金融合，从而构建逐级相加的增材生产成形。图2为超声波溶原理示意图，当上层的金属箔材在超声波压头的驱动下相对于下层箔材高频振动时，由于摩擦生热造成箔材之间突起部分温度增高，在静压力的起到下再次发生塑性变形，同时正处于成像能场的金属原子将再次发生蔓延构成界面融合，从而构建金属逐级增材溶成形生产。将增材较慢成形与数控铣削去等工艺结合，构成超声波溶成形与生产一体化的3D打印机技术。

3、超声波增材生产技术的优点与高能束金属零件较慢成形技术比起，超声波溶成形与生产技术具备以下优点：（1）原材料是使用一定厚度的普通商用金属带材，如铝带、铜带、钛带上、钢带等，而不是类似的增材生产用金属粉末，所以原材料来源普遍，价格低廉。（2）超声波溶过程是固态相连成形，温度较低，一般是金属熔点的25%~50%，因此材料内部的瓦解内应力较低，结构稳定性好，成形后须展开去形变热处理。（3）节省能源，所消耗的能量只占到传统成形工艺的5%左右；不产生任何焊渣、污水、危害气体等废物污染，因而是一种节能环保的较慢成形与生产方法。（4）该技术与数控系统结合，不易构建三维简单形状零件的叠层生产和数控加工一体化，可制作深槽、空洞、网格、内部蜂巢状结构，以及形状简单的传统加工技术无法生产的金属零件，还可根据零件有所不同部位的工作条件与类似性能拒绝构建梯度功能。

（5）超声波溶不仅可以取得近100%的物理冶金界面融合亲率，且在界面局部区域可再次发生晶粒再结晶，局部生长纳米簇，从而使材料结构性能提升。此外，溶过程箔材表面水解膜可以被超声波打碎，需要事前对材料展开表面预处理。

（6）该技术不仅可用作金属恩复合材料和结构、金属泡沫和金属蜂窝垫芯结构面板的较慢铺设成形和生产，且由于该技术的生产过程是低温固态物理冶金反应，因而可把功能元器件植入其中，制取出有智能结构和零部件。（7）除了用作大型板状简单结构零部件以外，超声波溶成形装备还可用作生产叠层PCB材料、叠层填充电极、薄材叠层，并且使用这些材料以及后处理工艺制作出有仪器电子元器件PCB结构和简单的叠层薄壁结构件。

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