什么是超声波焊接 超声波焊接原理

超声波焊接

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。   

超声焊接需要包含超声波发生器、转换器、升压器、焊具等部件。  

一、超声波焊接原理

一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器/换能器/变幅杆/焊头三联组/模具和机架。  

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将需要焊接的部件区域熔化。超声波不仅可以被用来焊接金属、硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜等。本篇文章主要介绍金属和塑料的焊接。  

1）超声波金属焊接原理

超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升。接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接。可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。  

    2）超声波塑料焊接原理

  超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。  

超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。  

焊接过程

 

1）焊头对塑料表面施压
2）焊头每秒20000到40000次振动
3）振动产生摩擦热使材料融化粘接  

焊接类型

 

埋植：埋植指的是焊头在压力下将金属零件挤入塑料孔内

铆焊：铆焊法指的是振动的焊头压制物品的突起处使其热熔为铆钉状，从而使两物体机械铆合

点焊：点焊指的是对于焊线不易设计的物体进行分点焊接，可达到熔接效果。

成型

熔接口设计

超声焊接一般都要求熔接口要小，接触面要统一。接口设计取决于焊接的材料，焊件的形状以及焊件要求等因素。通常连接的三角形状部分会聚集超声能量，并快速融化形成焊接面。由左向右（对接接头、阶梯型、榫槽型）

剪切型：适用与需要密封或者塑料在很窄的温度区间内快速从固态变成熔融状态的场合。  

二、焊接优点
  1）超声波金属焊接优点： a、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。 b、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。 c、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。 d、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。 e、焊接无火花，环保安全。   2）超声波塑料焊接优点： a、焊接速度快，焊接强度高、密封性好； b、取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件； c、焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。

  三、适用产品

  1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。 2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。 3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。 4）、电线与各种电子元件、接点、连接器互熔。 5）、各种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。 6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。 7）、金属管的封尾、切断可水、气密。    

编辑：黄飞