一、超聲波焊接原理
超聲(sheng)波焊接是利(li)用(yong)高頻(pin)振動(dong)波傳遞到兩個(ge)(ge)需焊(han)接的(de)(de)物體表面,在加壓的(de)(de)情況下,使(shi)兩個(ge)(ge)物體表面相互摩擦而(er)形(xing)成分子層之間的(de)(de)熔合。
一套超聲波焊接系統的主要組件包括(kuo):
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超聲波發生器(qi)/換能器/變幅桿/焊頭三聯組/模具和機架。
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超聲(sheng)波焊接是通(tong)過(guo)超聲(sheng)波發(fa)生(sheng)器將50/60Hz電流轉換成15、20、30或40 kHz電能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉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,在該區域,振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能,將需要焊接的部件區域熔化。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焊接兩種。
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01 超聲(sheng)波金屬(shu)焊接(jie)原理
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超(chao)聲(sheng)波金屬焊(han)接原(yuan)理是利用超(chao)聲(sheng)頻率(超(chao)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熱源,只是在靜壓力之下,將框框振動能量轉變為工件間的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結合是母材不發生熔化的情況下實現的一種固態焊接.因此它有效地克服了電阻焊接時所產生的飛濺和氧化等現象。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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02 超(chao)聲波(bo)塑料焊接原理
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超聲波作(zuo)用于熱塑性的(de)(de)(de)(de)塑料接(jie)(jie)觸面時,會產(chan)(chan)生每秒(miao)幾(ji)(ji)萬(wan)次的(de)(de)(de)(de)高(gao)頻(pin)振(zhen)動,這種達(da)到一(yi)(yi)(yi)定振(zhen)幅(fu)的(de)(de)(de)(de)高(gao)頻(pin)振(zhen)動,通過(guo)上(shang)焊(han)(han)件把(ba)超聲能量傳(chuan)送到焊(han)(han)區,由于焊(han)(han)區即兩(liang)個(ge)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)交界面處聲阻(zu)大,因此會產(chan)(chan)生局部高(gao)溫。又(you)由于塑料導熱性差,一(yi)(yi)(yi)時還不能及時散發,聚集在焊(han)(han)區,致使兩(liang)個(ge)塑料的(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸面迅(xun)速熔化(hua),加上(shang)一(yi)(yi)(yi)定壓力后,使其融(rong)合(he)成(cheng)一(yi)(yi)(yi)體(ti)。當(dang)超聲波停止作(zuo)用后,讓壓力持(chi)續幾(ji)(ji)秒(miao)鐘,使其凝固(gu)成(cheng)型,這樣就形成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)堅固(gu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)鏈,達(da)到焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de),焊(han)(han)接(jie)(jie)強度(du)能接(jie)(jie)近于原材(cai)料強度(du)。
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超(chao)聲(sheng)波(bo)塑料焊(han)(han)(han)(han)接的好壞(huai)取(qu)決(jue)于(yu)換能器焊(han)(han)(han)(han)頭(tou)的振幅,所加壓(ya)力及(ji)焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)間等三個(ge)因素,焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)間和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)頭(tou)壓(ya)力是(shi)可(ke)以(yi)調(diao)節(jie)的,振幅由換能器和(he)(he)變(bian)幅桿決(jue)定。這三個(ge)量相互作用有個(ge)適(shi)宜(yi)值,能量超(chao)過適(shi)宜(yi)值時(shi),塑料的熔解量就大,焊(han)(han)(han)(han)接物易變(bian)形;若能量小,則(ze)不(bu)易焊(han)(han)(han)(han)牢,所加的壓(ya)力也不(bu)能太大。這個(ge)最佳壓(ya)力是(shi)焊(han)(han)(han)(han)接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。? ? ? ??
二、超音波的熔焊應用方法
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01 熔接法
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以超(chao)音波(bo)超(chao)高頻率(lv)振動(dong)的焊(han)頭在適度(du)壓(ya)力下,使二(er)塊塑(su)膠的接合面產(chan)生摩擦熱而瞬間(jian)熔融接合,焊(han)接強度(du)可與本體媲(pi)美(mei),采用合適的工(gong)件和合理的接口設計,可達到水密(mi)及氣密(mi),并(bing)免除采用輔助品所帶來的不便,實現高效清潔(jie)的熔接。
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02 埋植(zhi)
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借著焊頭之(zhi)傳道及適當之(zhi)壓力,瞬(shun)間將金(jin)屬零件(jian)(如螺(luo)母、螺(luo)桿等)擠(ji)入預(yu)留入塑膠孔內,固定在一(yi)定深度,完成后無論(lun)拉力、扭力均可媲美傳統(tong)模具內成型之(zhi)強度,可免除射出模受損(sun)及射出緩(huan)慢(man)之(zhi)缺點。
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03 鉚焊
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鉚焊法指的是振動的焊頭壓(ya)制物品的突起處使(shi)其熱(re)熔為鉚釘(ding)狀,從而使(shi)兩物體機械鉚合
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04 點焊(han)
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點(dian)焊指(zhi)的(de)是對于焊線不易設計的(de)物體進行分點(dian)焊接,同樣可達(da)到熔接效果。
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05 成型
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本方法(fa)與鉚焊法(fa)類(lei)似,將凹狀的焊頭壓(ya)著于(yu)塑(su)膠品(pin)外圈(quan),焊頭發(fa)出超音波超高頻振動(dong)后將塑(su)膠溶(rong)融成形而包覆于(yu)金屬物件使(shi)其(qi)固定(ding)(ding),且外觀(guan)光滑美觀(guan)、此(ci)方法(fa)多使(shi)用(yong)在(zai)電子類(lei)、喇叭之固定(ding)(ding)成形,及化妝品(pin)類(lei)之鏡片固定(ding)(ding)等。
三(san)、焊接優點(dian)
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01 超聲波金屬焊接優點
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a、焊接(jie)材料不(bu)熔融,不(bu)脆弱金屬特性。
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b、焊(han)接(jie)后導電(dian)性好,電(dian)阻系數極低或近乎(hu)零。
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c、對焊(han)接(jie)金屬表面(mian)要求低,氧化或電鍍均可(ke)焊(han)接(jie)。
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d、焊(han)接時間(jian)短,不需任(ren)何助焊(han)劑(ji)、氣體、焊(han)料。
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e、焊接無火花,環保安(an)全。
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02 超聲波(bo)塑料焊(han)接優點(dian)
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a、焊接速度快,焊接強度高(gao)、密封(feng)性好(hao);
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b、取代(dai)傳統的焊接/粘(zhan)接工(gong)藝,成本低廉,清潔無污染且(qie)不(bu)會損傷工(gong)件;
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c、焊接(jie)過程穩(wen)定,所有焊接(jie)參(can)數(shu)均可(ke)通過軟件(jian)系統(tong)進(jin)(jin)行跟蹤監控,一旦發現故障很容易進(jin)(jin)行排除和(he)維護。
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四、適(shi)用產品
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1)、鎳(nie)氫電(dian)池(chi)鎳(nie)氫電(dian)池(chi)鎳(nie)網與鎳(nie)片互熔(rong)與鎳(nie)片互熔(rong)。
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2)、鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔,鋁箔與鋁片互熔。
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3)、電線互熔,偏結成一條與多條互熔。
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4)、電(dian)(dian)線與各種電(dian)(dian)子元件、接點(dian)、連接器互(hu)熔。
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5)、各種家電(dian)用(yong)(yong)品(pin)、汽車用(yong)(yong)品(pin)的(de)大型(xing)散(san)熱座、熱交換鰭(qi)片、蜂巢心的(de)互熔(rong)。
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6)、電磁開關(guan)、無熔絲開關(guan)等大(da)電流(liu)接點,異種金(jin)屬片的互熔。
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7)、金屬管的(de)封尾、切斷水(shui)、氣密。
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五、應用前景(jing)
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針(zhen)對(dui)所有的應用市場,超音波焊接其特有的優點--快捷、高效、清潔和牢固,贏得了各行各業的認可。
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1)汽車:(交通業)超(chao)音(yin)波可通過計算機程序控制來實施對大件(jian)和(he)不規則工件(jian)的(de)焊接如:保險(xian)杠、前后門、燈具、剎車(che)燈等。隨著高(gao)等級道路的(de)發展,反光片也(ye)越來越多的(de)采(cai)用(yong)超(chao)音(yin)波焊接。特(te)別是這兩年興起的(de)新能源(yuan)汽車(che)行業也(ye)開始廣泛(fan)應用(yong),如電池領域等。
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2)家電:通過(guo)適當的調整(zheng)可用于(yu):手提日光燈罩(zhao),蒸氣熨門、電(dian)(dian)(dian)視機(ji)外殼、收錄、音機(ji)透明面板(ban)、電(dian)(dian)(dian)源(yuan)整(zheng)流器、電(dian)(dian)(dian)視機(ji)殼螺絲固(gu)定(ding)座、減蚊燈殼、洗衣機(ji)脫水槽等需要密封、牢固(gu)和美觀的家電(dian)(dian)(dian)產品。
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3)包裝:軟管的(de)封口,特(te)殊打包帶的(de)連接(jie)。
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4)玩具業(ye):由于采用(yong)了(le)(le)超音波技術使產(chan)品(pin)清(qing)潔、高效、牢固,免除(chu)使用(yong)螺絲、粘(zhan)合劑(ji)、膠水或其他(ta)輔助品(pin),降低了(le)(le)生(sheng)產(chan)成本,使企業在市場的競爭(zheng)力大(da)大(da)增強(qiang)。
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5)電子:運(yun)用自動化(hua)方案設計使(shi)用戶達(da)到規模化(hua)生(sheng)產,同時確保產品(pin)之(zhi)品(pin)質需求。
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6)其他商業(ye)用(yong)途:從通訊器(qi)材,電腦(nao)行業、打(da)印設備到音(yin)像制品等,均可采(cai)用明和超音(yin)波(bo)設備,他給您帶來(lai)了簡捷、清潔、高效的(de)生產方式(shi),為您帶來(lai)更多的(de)機(ji)會。
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