什么是超聲波焊接 超聲波焊接原理

超聲波焊接

超聲波焊接是利用高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。? ?

超聲焊接需要包含超聲波發(fā)生器、轉(zhuǎn)換器、升壓器、焊具等部件。 ?

一、超聲波焊接原理

一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器/換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組/模具和機(jī)架。 ?

超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40 KHz 電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將需要焊接的部件區(qū)域熔化。超聲波不僅可以被用來焊接金屬、硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜等。本篇文章主要介紹金屬和塑料的焊接。 ?

1）超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩?，只是在靜壓力之下，將框框振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的一種固態(tài)焊接．因此它有效地克服了電阻焊接時(shí)所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象。超聲金屬焊機(jī)能對(duì)銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短條狀焊接?？蓮V泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。 ?

? ? 2）超聲波塑料焊接原理

? 超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。 ?

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的最佳壓力之積。 ?

焊接過程

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1）焊頭對(duì)塑料表面施壓
2）焊頭每秒20000到40000次振動(dòng)
3）振動(dòng)產(chǎn)生摩擦熱使材料融化粘接 ?

焊接類型

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埋植：埋植指的是焊頭在壓力下將金屬零件擠入塑料孔內(nèi)

鉚焊：鉚焊法指的是振動(dòng)的焊頭壓制物品的突起處使其熱熔為鉚釘狀，從而使兩物體機(jī)械鉚合

點(diǎn)焊：點(diǎn)焊指的是對(duì)于焊線不易設(shè)計(jì)的物體進(jìn)行分點(diǎn)焊接，可達(dá)到熔接效果。

成型

熔接口設(shè)計(jì)

超聲焊接一般都要求熔接口要小，接觸面要統(tǒng)一。接口設(shè)計(jì)取決于焊接的材料，焊件的形狀以及焊件要求等因素。通常連接的三角形狀部分會(huì)聚集超聲能量，并快速融化形成焊接面。由左向右（對(duì)接接頭、階梯型、榫槽型）

剪切型：適用與需要密封或者塑料在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)快速?gòu)墓虘B(tài)變成熔融狀態(tài)的場(chǎng)合。 ?

二、焊接優(yōu)點(diǎn)
? 1）超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)： a、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。 b、焊接后導(dǎo)電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零。 c、對(duì)焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。 d、焊接時(shí)間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。 e、焊接無火花，環(huán)保安全。 ? 2）超聲波塑料焊接優(yōu)點(diǎn)： a、焊接速度快，焊接強(qiáng)度高、密封性好； b、取代傳統(tǒng)的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會(huì)損傷工件； c、焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進(jìn)行排除和維護(hù)。

? 三、適用產(chǎn)品

? 1）、鎳氫電池鎳氫電池鎳網(wǎng)與鎳片互熔與鎳片互熔。 2）、鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。 3）、電線互熔，偏結(jié)成一條與多條互熔。 4）、電線與各種電子元件、接點(diǎn)、連接器互熔。 5）、各種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的互熔。 6）、電磁開關(guān)、無熔絲開關(guān)等大電流接點(diǎn)，異種金屬片的互熔。 7）、金屬管的封尾、切斷可水、氣密。 ? ?

編輯：黃飛

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