超聲波焊接原理介紹

xiaobing86203

, G0 S/ i" V' {, E( V6 x/ j最近有電池包項目中的模組匯流排使用到超聲波焊接工藝，最初拿到樣本時一直都沒搞清楚時什么工藝焊接的,，甚至以為時激光焊接,，走了不少彎路,，特此把超聲波焊接拿出來講一講,。。,。
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一,、超聲波焊接原理
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超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下,，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合,。

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/模具和機架。

1 @9 @8 }/ ^9 w9 T1 u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械運動,，隨后機械運動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能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動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。本片文章主要介紹金屬和塑料焊接兩種,。
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. y$ w7 d2 k% e1）超聲波金屬焊接原理

; E; E! @$ I9 Q; t  l超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機械振動能量,，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．金屬在進行超聲波焊接時，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，將框框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜ�間的摩擦功,、形變能及有限的溫升．接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實現(xiàn)的一種固態(tài)焊接．因此它有效地克服了電阻焊接時所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象．超聲金屬焊機能對銅,、銀、鋁,、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進行單點焊接,、多點焊接和短條狀焊接．可廣泛應(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,。
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2）超聲波塑料焊接原理

7 F+ {( M* e3 L! D) r超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時,，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動,，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫,。又由于塑料導(dǎo)熱性差,，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū),，致使兩個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,，這樣就形成一個堅固的分子鏈,，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅,，所加壓力及焊接時間等三個因素,，焊接時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,。這三個量相互作用有個適宜值,，能量超過適宜值時，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,。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。

: C. [4 ^2 R1 S! c% R& ^3 Q二,、超音波的熔焊應(yīng)用方法
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1）熔接法：1
& O4 Z) `6 ~( _# d以超音波超高頻率振動的焊頭在適度壓力下,，使二塊塑膠的接合面產(chǎn)生摩擦熱而瞬間熔融接合，焊接強度可與本體媲美,，采用合適的工件和合理的接口設(shè)計,，可達到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來的不便,，實現(xiàn)高效清潔的熔接,。
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2）埋植：
借著焊頭之傳道及適當(dāng)之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母,、螺桿等）擠入預(yù)留入塑膠孔內(nèi),，固定在一定深度，完成后無論拉力,、扭力均可媲美傳統(tǒng)模具內(nèi)成型之強度,，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點。

3）鉚焊：
3 C; D, P3 E+ S! r鉚焊法指的是振動的焊頭壓制物品的突起處使其熱熔為鉚釘狀,，從而使兩物體機械鉚合

4）點焊
0 k; w- o+ g1 p! x& r5 W& b點焊指的是對于焊線不易設(shè)計的物體進行分點焊接,，，同樣可達到熔接效果,。
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" n) W7 ~" d: p5）成型
: |8 O4 x, W1 }( |. L# g本方法與鉚焊法類似,，將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，焊頭發(fā)出超音波超高頻振動后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定,，且外觀光滑美觀,、此方法多使用在電子類、喇叭之固定成形,，及化妝品類之鏡片固定等,。

三,、焊接優(yōu)點

7 T" O4 \# E! X9 i1）超聲波金屬焊接優(yōu)點：
a、焊接材料不熔融,，不脆弱金屬特性,。
( }% ^& J5 c! R6 Z. b# P& W( ~  H4 ]b、焊接后導(dǎo)電性好,，電阻系數(shù)極低或近乎零,。
: I5 D, e" `# r. A' n5 k! Rc、對焊接金屬表面要求低,，氧化或電鍍均可焊接。
; R) V& ]. M, y6 Bd,、焊接時間短,，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：
a、焊接速度快,，焊接強度高,、密封性好；
% W, y+ l1 E. S& s# _b,、取代傳統(tǒng)的焊接/粘接工藝,，成本低廉，清潔無污染且不會損傷工件,；
" k. K  r# I% Q- E* e2 Wc,、焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進行跟蹤監(jiān)控,，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進行排除和維護,。
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四、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,。
6 Y4 ]; d3 [& v( z" m2）、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,、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,，異種金屬片的互熔。
& L' i6 q- M) u& x# F7 I7）,、金屬管的封尾,、切斷可水、氣密,。
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五,、應(yīng)用前景

針對所有的應(yīng)用市場，超音波焊接其特有的優(yōu)點--快捷,、高效,、清潔和牢固，贏得了各行各業(yè)的認可,。

1）汽車：（交通業(yè)）超音波可通過計算機程序控制來實施對大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險杠,、前后門、燈具,、剎車燈等,。隨著高等級道路的發(fā)展，反光片也越來越多的采用超音波焊接,。特別是這兩年興起的新能源汽車行業(yè)也開始廣泛應(yīng)用,，如電池領(lǐng)域等。
2）家電：通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩,，蒸氣熨門,、電視機外殼、收錄,、音機透明面板,、電源整流器、電視機殼螺絲固定座,、減蚊燈殼,、洗衣機脫水槽等需要密封,、牢固和美觀的家電產(chǎn)品。
3）包裝：軟管的封口,，特殊打包帶的連接,。
4）玩具業(yè)：由于采用了超音波技術(shù)使產(chǎn)品清潔、高效,、牢固,，免除使用螺絲、粘合劑,、膠水或其他輔助品,，降低了生產(chǎn)成本，使企業(yè)在市場的競爭力大大增強,。
5）電子：運用自動化方案設(shè)計使用戶達到規(guī)�,；�生產(chǎn)，同時確保產(chǎn)品之品質(zhì)需求,。
( @. Q+ ?- K' ~8 i0 ^3 O6）其他商業(yè)用途：從通訊器材，電腦行業(yè),、打印設(shè)備到音像制品等,，均可采用明和超音波設(shè)備，他給您帶來了簡捷,、清潔,、高效的生產(chǎn)方式，為您帶來更多的機會,。
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六,、電池行業(yè)樣件照片

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張曉剛zxg

感謝分享，學(xué)習(xí)了

易錯易混

真的學(xué)習(xí)了,，感謝分享

一展刀鋒

lz是做鋰電池自動化的,？
鋰電池應(yīng)該包裝很容易實現(xiàn)，畢竟包裝長度短你們頻率多少20還是40Khz,？
* c/ L# n: `6 X% Z! ]噪音方面怎樣

喜鵲QX

謝謝分享,，學(xué)習(xí)了。

MaGic丶Z

這個不錯,，支持 我們公司原來也用這個工藝

Enginer

現(xiàn)在的趨勢基本上趨向于激光焊接了,。

面壁深功

主要用在有塑膠制品的行業(yè)

liu20668

學(xué)習(xí)了哈,，我們公司主要用電阻焊接

threetigher

Enginer 發(fā)表于 2017-8-2 08:09
現(xiàn)在的趨勢基本上趨向于激光焊接了。

激光焊接和超聲波焊接是不同的原理,，在很多應(yīng)用,，只能超聲不能激光。
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