超聲波焊接原理介紹

xiaobing86203

最近有電池包項(xiàng)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(shí)一直都沒搞清楚時(shí)什么工藝焊接的,，甚至以為時(shí)激光焊接,，走了不少彎路,，特此把超聲波焊接拿出來講一講。,。,。

! |5 y' w( }- ~7 g* h9 d$ P7 e一、超聲波焊接原理

) T3 N6 n! l( G5 {4 t超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個(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。
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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,。
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4 a) Q2 c# n6 H# q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,，隨后機(jī)械運(yùn)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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' [& B/ K/ T% S% u: x1 h* H1）超聲波金屬焊接原理
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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(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．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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) |' t3 H" O9 c; @8 L2）超聲波塑料焊接原理

  F1 D3 R- `# c/ e* I: K超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動,，這種達(dá)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(gè)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(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與邊緣每1mm的最佳壓力之積,。

6 H' J0 u1 w# z+ M" ?! A二,、超音波的熔焊應(yīng)用方法

& ^' w/ e& S( T) d( w2 {; i1）熔接法：1
8 b7 a5 ~8 C6 c3 R0 }5 v$ @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(qiáng)度可與本體媲美,，采用合適的工件和合理的接口設(shè)計(jì)，可達(dá)到水密及氣密,，并免除采用輔助品所帶來的不便,，實(shí)現(xiàn)高效清潔的熔接。
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2）埋植：
, i  ~8 _1 |: O" s! x2 ]( }% g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(qiáng)度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點(diǎn),。
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3）鉚焊：
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(jī)械鉚合
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* q+ N9 ^% S; K; o& s3 E4）點(diǎn)焊
點(diǎn)焊指的是對于焊線不易設(shè)計(jì)的物體進(jìn)行分點(diǎn)焊接，,，同樣可達(dá)到熔接效果,。
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+ ~" T+ N# s7 U0 `4 ?2 R( ^. n5）成型
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。

  v* {" l0 w, L" o8 p  u5 h三,、焊接優(yōu)點(diǎn)

1）超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)：
2 Q, f- O7 p3 a1 {+ C& T, e1 Wa,、焊接材料不熔融,，不脆弱金屬特性。
! T7 B2 j' Q8 m) d  b  t/ \, Ib,、焊接后導(dǎo)電性好,，電阻系數(shù)極低或近乎零。
6 C2 r  v+ v3 Mc,、對焊接金屬表面要求低,，氧化或電鍍均可焊接。
5 S3 b/ O$ M) v* ~1 r! j- X" ~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,。
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/ }) _; f% T6 u5 y2）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；
- j, H5 q/ \) xb,、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,；
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)。

1 Y4 ~7 o/ q. e四,、適用產(chǎn)品
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. @9 K- f/ S7 \0 I# F: ~& S1）,、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,。
2 T# q# @. L8 O) @' n3）,、電線互熔，偏結(jié)成一條與多條互熔,。
6 a& u7 J! V! n* I) |( M3 f4）,、電線與各種電子元件,、接點(diǎn)、連接器互熔,。
! ]! Y7 m% x  ^1 v5）,、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,。

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(diǎn)--快捷,、高效、清潔和牢固,，贏得了各行各業(yè)的認(rèn)可,。
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1）汽車：（交通業(yè)）超音波可通過計(jì)算機(jī)程序控制來實(shí)施對大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險(xiǎn)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,。
) T3 ]' r  O  {2 P  ?# W& w$ e+ m" T1 M( W2）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(jī)外殼,、收錄,、音機(jī)透明面板、電源整流器,、電視機(jī)殼螺絲固定座,、減蚊燈殼、洗衣機(jī)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(qiáng),。
5）電子：運(yùn)用自動化方案設(shè)計(jì)使用戶達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn),，同時(shí)確保產(chǎn)品之品質(zhì)需求,。
  j8 @( P" F: Q& ^3 V& w+ |6）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(jī)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(cuò)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,？
& P$ R; h& z$ b: ~( L% D9 {' _鋰電池應(yīng)該包裝很容易實(shí)現(xiàn)，畢竟包裝長度短你們頻率多少20還是40Khz,？
噪音方面怎樣

喜鵲QX

謝謝分享，學(xué)習(xí)了,。

MaGic丶Z

這個(gè)不錯(cuò),，支持 我們公司原來也用這個(gè)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,。

% e; c8 u2 y* I# P7 A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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