一、超聲波焊接原理
超聲(sheng)波焊接是利用(yong)高頻振動波傳遞(di)到兩(liang)個需焊接的(de)(de)物體(ti)表面,在加壓(ya)的(de)(de)情況下,使(shi)兩(liang)個物體(ti)表面相互摩擦而(er)形成分(fen)子層之間的(de)(de)熔合。
一(yi)套超聲波焊(han)接系(xi)統的(de)主(zhu)要組件包括:
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超聲波(bo)發生(sheng)器/換能器/變幅桿/焊頭三聯組/模具和機架。
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超(chao)聲(sheng)波(bo)焊接是通過超(chao)聲(sheng)波(bo)發(fa)生器(qi)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 超聲波金屬焊接原理
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超聲波金(jin)屬焊(han)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 超聲(sheng)波(bo)塑料焊接原理
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超聲(sheng)(sheng)波作(zuo)用于(yu)熱塑(su)性(xing)的(de)(de)(de)(de)塑(su)料(liao)(liao)接(jie)(jie)觸面時(shi),會產生每秒幾萬(wan)次的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻振(zhen)動,這種達(da)到(dao)一(yi)定振(zhen)幅的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻振(zhen)動,通過上焊件把超聲(sheng)(sheng)能量傳送到(dao)焊區(qu),由于(yu)焊區(qu)即兩個焊接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)交界面處聲(sheng)(sheng)阻大,因此會產生局部高(gao)(gao)溫。又由于(yu)塑(su)料(liao)(liao)導熱性(xing)差,一(yi)時(shi)還不(bu)能及(ji)時(shi)散發,聚集在焊區(qu),致使兩個塑(su)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸面迅速熔化,加上一(yi)定壓力(li)后(hou),使其融合成(cheng)一(yi)體。當(dang)超聲(sheng)(sheng)波停止作(zuo)用后(hou),讓(rang)壓力(li)持續幾秒鐘,使其凝固成(cheng)型,這樣就形成(cheng)一(yi)個堅固的(de)(de)(de)(de)分子鏈,達(da)到(dao)焊接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de),焊接(jie)(jie)強(qiang)度(du)能接(jie)(jie)近于(yu)原材料(liao)(liao)強(qiang)度(du)。
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超(chao)聲波塑料焊(han)(han)接(jie)的好壞(huai)取決于換能器(qi)(qi)焊(han)(han)頭的振(zhen)幅,所加(jia)壓力(li)及焊(han)(han)接(jie)時間(jian)等三(san)個(ge)因(yin)素(su),焊(han)(han)接(jie)時間(jian)和(he)焊(han)(han)頭壓力(li)是可以調節的,振(zhen)幅由換能器(qi)(qi)和(he)變(bian)幅桿決定。這三(san)個(ge)量(liang)相(xiang)互作用有(you)個(ge)適宜值,能量(liang)超(chao)過適宜值時,塑料的熔解量(liang)就(jiu)大,焊(han)(han)接(jie)物易變(bian)形(xing);若(ruo)能量(liang)小,則(ze)不易焊(han)(han)牢,所加(jia)的壓力(li)也不能太大。這個(ge)最佳(jia)壓力(li)是焊(han)(han)接(jie)部(bu)分(fen)的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。? ? ? ??
二、超音(yin)波的熔焊應用方法
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01 熔接法
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以(yi)超音波超高頻率振動的(de)(de)焊(han)頭在(zai)適度壓力(li)下,使(shi)二(er)塊(kuai)塑膠的(de)(de)接(jie)合面產生摩擦熱而瞬間熔融接(jie)合,焊(han)接(jie)強度可與本(ben)體媲美,采用(yong)合適的(de)(de)工件和(he)合理的(de)(de)接(jie)口設計,可達到水密(mi)及氣密(mi),并免(mian)除(chu)采用(yong)輔助品所帶來的(de)(de)不便,實現高效(xiao)清潔的(de)(de)熔接(jie)。
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02 埋植
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借著(zhu)焊頭之傳(chuan)道及適當(dang)之壓力,瞬間將金屬零件(jian)(如螺母、螺桿等(deng))擠入(ru)預(yu)留入(ru)塑(su)膠孔內,固定在一(yi)定深度,完成后無論拉力、扭力均可(ke)媲美傳(chuan)統(tong)模(mo)具(ju)內成型之強度,可(ke)免除射(she)出模(mo)受損(sun)及射(she)出緩慢之缺點。
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03 鉚焊
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鉚焊法指(zhi)的(de)是振(zhen)動(dong)的(de)焊頭壓制物(wu)品(pin)的(de)突(tu)起處使其(qi)熱熔為(wei)鉚釘狀(zhuang),從而使兩物(wu)體機(ji)械鉚合(he)
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04 點焊
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點焊指的是(shi)對于焊線不易(yi)設(she)計的物體進行分點焊接,同樣可(ke)達(da)到熔接效果。
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05 成型
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本方法(fa)(fa)與鉚焊(han)法(fa)(fa)類(lei)似,將凹狀的焊(han)頭壓著于塑膠(jiao)品(pin)外圈(quan),焊(han)頭發出超(chao)音波(bo)超(chao)高頻振動后將塑膠(jiao)溶融成形而(er)包覆于金屬物(wu)件使其(qi)固定(ding),且外觀(guan)光滑美觀(guan)、此(ci)方法(fa)(fa)多使用(yong)在電子類(lei)、喇叭之固定(ding)成形,及化妝(zhuang)品(pin)類(lei)之鏡片固定(ding)等。
三、焊接優點
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01 超聲(sheng)波金屬焊接優點(dian)
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a、焊接(jie)材料不熔(rong)融,不脆弱金屬特性(xing)。
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b、焊接后導電性好,電阻(zu)系數極(ji)低或近乎零。
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c、對焊接(jie)金屬(shu)表面要求低,氧化或電鍍均可(ke)焊接(jie)。
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d、焊接時間(jian)短,不需(xu)任(ren)何助焊劑、氣體、焊料。
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e、焊(han)接無火(huo)花,環保(bao)安全。
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02 超聲(sheng)波塑料焊接優點
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a、焊(han)接(jie)速(su)度快,焊(han)接(jie)強度高、密(mi)封性(xing)好(hao);
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b、取代傳統的焊(han)接/粘(zhan)接工(gong)藝,成本低廉,清(qing)潔無污(wu)染且不(bu)會損傷工(gong)件(jian);
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c、焊(han)接過程穩定,所(suo)有焊(han)接參(can)數(shu)均(jun)可(ke)通(tong)過軟件系統(tong)進行(xing)跟蹤監控,一(yi)旦發現故障(zhang)很容(rong)易進行(xing)排除和(he)維護。
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四、適用產品(pin)
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1)、鎳(nie)氫電(dian)池鎳(nie)氫電(dian)池鎳(nie)網與鎳(nie)片互(hu)熔與鎳(nie)片互(hu)熔。
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2)、鋰(li)電池(chi)、聚合物(wu)電池(chi)銅箔(bo)與鎳片互(hu)熔(rong),鋁(lv)(lv)箔(bo)與鋁(lv)(lv)片互(hu)熔(rong)。
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3)、電線互熔,偏結成一條(tiao)與(yu)多條(tiao)互熔。
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4)、電(dian)線(xian)與各種電(dian)子元(yuan)件、接點、連接器互(hu)熔。
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5)、各種家電用品、汽車(che)用品的(de)大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的(de)互熔。
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6)、電磁開關、無熔絲開關等大電流(liu)接點(dian),異種金屬片(pian)的(de)互(hu)熔。
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7)、金屬管的封尾(wei)、切斷水、氣密。
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五、應(ying)用前景(jing)
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針對所有的應(ying)用(yong)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(jiao)通(tong)業)超音(yin)波可通(tong)過(guo)計算機(ji)程(cheng)序控(kong)制(zhi)來(lai)實施對大件(jian)(jian)和不規則(ze)工件(jian)(jian)的(de)(de)焊接如:保險杠、前后門、燈具、剎車燈等(deng)。隨著高等(deng)級道路的(de)(de)發展,反光(guang)片也越來(lai)越多的(de)(de)采(cai)用(yong)超音(yin)波焊接。特(te)別(bie)是這兩年興起的(de)(de)新能源汽車行業也開始廣泛應用(yong),如電池領域等(deng)。
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2)家電:通(tong)過適當的調(diao)整可(ke)用于:手提日(ri)光燈罩,蒸氣熨門、電(dian)視機(ji)(ji)外殼、收(shou)錄、音機(ji)(ji)透明面板、電(dian)源整流器、電(dian)視機(ji)(ji)殼螺(luo)絲(si)固定座、減(jian)蚊燈殼、洗衣機(ji)(ji)脫水槽等需(xu)要密封、牢固和美觀的家電(dian)產品。
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3)包裝(zhuang):軟管(guan)的(de)封(feng)口(kou),特殊(shu)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(shu)使(shi)產(chan)品清潔(jie)、高效、牢固(gu),免除使(shi)用(yong)螺絲、粘合劑、膠水或其他輔助品,降低了(le)(le)生(sheng)產(chan)成本,使(shi)企業在(zai)市場的競爭力大大增強。
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5)電子:運用自動化方案設(she)計使用戶達到規模(mo)化生產(chan),同(tong)時確保產(chan)品之品質需求。
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6)其他商(shang)業用途:從通(tong)訊器材,電腦行業、打印(yin)設(she)備到音像制品等(deng),均可采用(yong)明(ming)和超(chao)音波設(she)備,他給您帶來了簡捷、清潔(jie)、高效的(de)生產方式,為您帶來更多的(de)機會。
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