一、超聲波焊接原理
超聲波焊接是利用高頻(pin)振動波傳遞到兩個(ge)需(xu)焊接的(de)物體表面,在加壓的(de)情況下,使兩個(ge)物體表面相互(hu)摩擦而形成(cheng)分子(zi)層之間的(de)熔合。
一(yi)套超聲波焊接系統的主要組件包括:
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超(chao)聲波發(fa)生器/換能器/變幅桿/焊頭三聯組/模具和機架。
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超聲(sheng)波(bo)焊接是通過超聲(sheng)波(bo)發生器(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(chao)聲(sheng)波金(jin)屬焊(han)接原理
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超聲波金屬焊接原(yuan)理(li)是利用超聲頻率(超過(guo)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)波塑(su)料焊(han)接原(yuan)理
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超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波作用于(yu)(yu)(yu)熱塑(su)(su)性(xing)的(de)(de)塑(su)(su)料接(jie)觸面時,會產生每秒幾萬次的(de)(de)高頻振(zhen)(zhen)動,這(zhe)種達(da)到一(yi)(yi)(yi)定振(zhen)(zhen)幅的(de)(de)高頻振(zhen)(zhen)動,通(tong)過上焊件(jian)把超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)能(neng)量傳送到焊區,由于(yu)(yu)(yu)焊區即(ji)兩個(ge)(ge)焊接(jie)的(de)(de)交界面處聲(sheng)(sheng)阻(zu)大(da),因(yin)此會產生局部高溫。又由于(yu)(yu)(yu)塑(su)(su)料導熱性(xing)差(cha),一(yi)(yi)(yi)時還不(bu)能(neng)及(ji)時散發(fa),聚集在焊區,致使兩個(ge)(ge)塑(su)(su)料的(de)(de)接(jie)觸面迅速熔化,加(jia)上一(yi)(yi)(yi)定壓力后,使其(qi)融(rong)合成一(yi)(yi)(yi)體。當超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波停(ting)止作用后,讓壓力持續幾秒鐘,使其(qi)凝固成型,這(zhe)樣就形(xing)成一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)堅固的(de)(de)分(fen)子鏈(lian),達(da)到焊接(jie)的(de)(de)目的(de)(de),焊接(jie)強度能(neng)接(jie)近于(yu)(yu)(yu)原(yuan)材料強度。
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超聲波塑(su)(su)料焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)好(hao)壞取決于(yu)換能(neng)器(qi)焊(han)(han)(han)頭的(de)(de)振幅(fu),所加壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)及焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)間(jian)等三個(ge)因素,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)間(jian)和(he)焊(han)(han)(han)頭壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)是(shi)可以調節的(de)(de),振幅(fu)由換能(neng)器(qi)和(he)變(bian)(bian)幅(fu)桿決定。這(zhe)三個(ge)量(liang)(liang)相(xiang)互作(zuo)用有個(ge)適(shi)宜值,能(neng)量(liang)(liang)超過適(shi)宜值時(shi),塑(su)(su)料的(de)(de)熔解量(liang)(liang)就(jiu)大(da),焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)物易(yi)變(bian)(bian)形(xing);若能(neng)量(liang)(liang)小,則(ze)不易(yi)焊(han)(han)(han)牢,所加的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)也不能(neng)太大(da)。這(zhe)個(ge)最佳壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)是(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)部分(fen)的(de)(de)邊長(chang)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)音波超(chao)高頻率振動的(de)(de)焊頭在適度壓力下(xia),使二(er)塊塑(su)膠的(de)(de)接合(he)(he)面產生摩擦熱而瞬(shun)間熔融接合(he)(he),焊接強度可(ke)與本(ben)體(ti)媲美,采用(yong)合(he)(he)適的(de)(de)工(gong)件和合(he)(he)理(li)的(de)(de)接口設計,可(ke)達(da)到水密及(ji)氣密,并(bing)免除采用(yong)輔助品所帶(dai)來的(de)(de)不(bu)便,實現高效(xiao)清潔(jie)的(de)(de)熔接。
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02 埋植
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借(jie)著焊頭之(zhi)(zhi)傳道(dao)及適當(dang)之(zhi)(zhi)壓力,瞬間(jian)將金屬零件(如螺(luo)母、螺(luo)桿等)擠入預留入塑膠孔內,固定在一定深度,完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統模具內成型之(zhi)(zhi)強度,可免除(chu)射(she)出模受(shou)損及射(she)出緩慢之(zhi)(zhi)缺點。
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03 鉚焊
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鉚(liu)(liu)焊法(fa)指的是振動的焊頭壓制(zhi)物品的突起(qi)處使(shi)其熱熔為鉚(liu)(liu)釘狀(zhuang),從而使(shi)兩物體機械(xie)鉚(liu)(liu)合
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04 點焊
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點焊(han)指的(de)是對(dui)于焊(han)線不易(yi)設計(ji)的(de)物體進行分點焊(han)接,同樣(yang)可達到(dao)熔接效果。
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05 成(cheng)型
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本方法(fa)與鉚焊(han)(han)法(fa)類似(si),將凹狀的焊(han)(han)頭壓著于塑膠品外圈,焊(han)(han)頭發出超(chao)音波超(chao)高頻(pin)振動后將塑膠溶融成形(xing)而包覆于金屬物(wu)件使其固定,且外觀光滑(hua)美觀、此方法(fa)多(duo)使用在電子類、喇叭之固定成形(xing),及化(hua)妝品類之鏡片固定等(deng)。
三(san)、焊接優點
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01 超聲波金屬焊接優點
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a、焊接材料不熔(rong)融(rong),不脆(cui)弱金(jin)屬(shu)特(te)性(xing)。
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b、焊接后導電性好,電阻系數極低或近乎零。
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c、對(dui)焊接金(jin)屬表面要求低,氧化或電鍍(du)均可焊接。
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d、焊接時間(jian)短,不(bu)需任何助焊劑、氣體、焊料。
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e、焊接無(wu)火花,環(huan)保(bao)安全。
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02 超聲波塑料焊接(jie)優(you)點
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a、焊接速度(du)快,焊接強度(du)高、密封性好;
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b、取(qu)代傳統的焊(han)接/粘接工(gong)藝,成本低(di)廉,清(qing)潔無污染(ran)且不(bu)會(hui)損傷工(gong)件;
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c、焊接(jie)過程穩定,所有焊接(jie)參數均可通過軟件系統(tong)進行跟蹤監控,一旦(dan)發現故(gu)障很(hen)容易進行排除(chu)和維護。
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四、適用產品
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1)、鎳氫(qing)電池(chi)鎳氫(qing)電池(chi)鎳網與(yu)鎳片互熔與(yu)鎳片互熔。
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2)、鋰電(dian)池(chi)、聚合物電(dian)池(chi)銅(tong)箔與鎳片互(hu)熔,鋁箔與鋁片互(hu)熔。
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3)、電線互熔,偏結(jie)成(cheng)一條(tiao)與多條(tiao)互熔。
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4)、電線與各種電子(zi)元(yuan)件、接(jie)點、連接(jie)器互熔(rong)。
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5)、各種家電用品、汽車用品的大型散熱(re)(re)座、熱(re)(re)交(jiao)換鰭片、蜂巢心的互熔。
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6)、電(dian)磁(ci)開關(guan)、無熔絲開關(guan)等大電(dian)流(liu)接點,異種金屬片的互熔。
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7)、金屬管的封尾、切斷水、氣(qi)密(mi)。
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五、應用前景
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針對所(suo)有的(de)應用市場,超音波焊(han)接(jie)其特有的(de)優點(dian)--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(che):(交通業)超音波可通過(guo)計算機(ji)程序控制(zhi)來(lai)(lai)實施(shi)對大件(jian)和(he)不規則工件(jian)的焊接如(ru):保險杠、前后門、燈具、剎車燈等。隨著高等級(ji)道路的發展,反(fan)光片也越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多(duo)的采用(yong)超音波焊接。特別是這兩年興起的新能源汽車行業也開始廣泛應用(yong),如(ru)電池領域(yu)等。
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2)家電(dian):通過適(shi)當的調整可用于(yu):手(shou)提日光燈(deng)罩,蒸氣熨門(men)、電(dian)視機(ji)外殼、收錄、音機(ji)透明面板、電(dian)源整流器、電(dian)視機(ji)殼螺(luo)絲固定(ding)座、減蚊燈(deng)殼、洗衣機(ji)脫水(shui)槽等需要(yao)密封、牢固和美觀的家(jia)電(dian)產品(pin)。
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3)包裝:軟管的(de)封口,特殊打(da)包帶(dai)的(de)連接。
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4)玩(wan)具業:由于采用(yong)了超音(yin)波技(ji)術使(shi)產品(pin)清潔(jie)、高效、牢固(gu),免除(chu)使(shi)用(yong)螺(luo)絲(si)、粘合(he)劑、膠(jiao)水(shui)或(huo)其他輔助品(pin),降低了生產成本,使(shi)企業在市場的競爭力(li)大大增(zeng)強。
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5)電子:運用自動化(hua)方案設計使用戶達(da)到(dao)規(gui)模(mo)化(hua)生產,同時確保產品之品質需(xu)求。
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6)其他商業用途(tu):從通(tong)訊器材,電腦行業、打印設備到音像(xiang)制品等,均可采用明和超音波設備,他給您(nin)帶(dai)來(lai)(lai)了簡捷(jie)、清潔、高效(xiao)的(de)生(sheng)產方式,為您(nin)帶(dai)來(lai)(lai)更多的(de)機會。
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