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標(biāo)題: 超聲波焊接原理介紹 [打印本頁(yè)]

作者: xiaobing86203 時(shí)間: 2017-8-1 20:33
標(biāo)題: 超聲波焊接原理介紹
本帖最后由 xiaobing86203 于 2017-8-1 20:36 編輯

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(méi)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?gòu)澛罚卮税殉暡ê附幽贸鰜?lái)講一講。。。

一、超聲波焊接原理

超聲波焊接是利用高頻振動(dòng)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。

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。

超聲波焊接是通過(guò)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(guò)換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過(guò)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(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過(guò)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(lái)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。

1）超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過(guò)16KHz ）的機(jī)械振動(dòng)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(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg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(duì)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(xiàn)、熔斷器片、電器引線(xiàn)、鋰電池極片、極耳的焊接。

2）超聲波塑料焊接原理

超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過(guò)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(huì)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(guò)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(zhǎng)與邊緣每1mm的最佳壓力之積。

二、超音波的熔焊應(yīng)用方法

1）熔接法：1
以超音波超高頻率振動(dòng)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(lái)的不便，實(shí)現(xiàn)高效清潔的熔接。

2）埋植：
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(wú)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)。

3）鉚焊：
鉚焊法指的是振動(dòng)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

4）點(diǎn)焊
點(diǎn)焊指的是對(duì)于焊線(xiàn)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。

5）成型
本方法與鉚焊法類(lèi)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(dòng)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(lèi)、喇叭之固定成形，及化妝品類(lèi)之鏡片固定等。

三、焊接優(yōu)點(diǎn)

1）超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)：
a、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。
b、焊接后導(dǎo)電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零。
c、對(duì)焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。
d、焊接時(shí)間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。
e、焊接無(wú)火花，環(huán)保安全。

2）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；
b、取代傳統(tǒng)的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無(wú)污染且不會(huì)損傷工件；
c、焊接過(guò)程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過(guò)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)。

四、適用產(chǎn)品

1）、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。
3）、電線(xiàn)互熔，偏結(jié)成一條與多條互熔。
4）、電線(xiàn)與各種電子元件、接點(diǎn)、連接器互熔。
5）、各種家電用品、汽車(chē)用品的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的互熔。
6）、電磁開(kāi)關(guān)、無(wú)熔絲開(kāi)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(duì)所有的應(yīng)用市場(chǎng)，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。

1）汽車(chē)：（交通業(yè)）超音波可通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制來(lái)實(shí)施對(duì)大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險(xiǎn)杠、前后門(mén)、燈具、剎車(chē)燈等。隨著高等級(jí)道路的發(fā)展，反光片也越來(lái)越多的采用超音波焊接。特別是這兩年興起的新能源汽車(chē)行業(yè)也開(kāi)始廣泛應(yīng)用，如電池領(lǐng)域等。
2）家電：通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門(mén)、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(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力大大增強(qiáng)。
5）電子：運(yùn)用自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)使用戶(hù)達(dá)到規(guī)�；a(chǎn)，同時(shí)確保產(chǎn)品之品質(zhì)需求。
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(lái)了簡(jiǎn)捷、清潔、高效的生產(chǎn)方式，為您帶來(lái)更多的機(jī)會(huì)。

六、電池行業(yè)樣件照片

作者: 張曉剛zxg 時(shí)間: 2017-8-1 21:08
感謝分享，學(xué)習(xí)了

作者: 易錯(cuò)易混 時(shí)間: 2017-8-1 21:22
真的學(xué)習(xí)了，感謝分享

作者: 一展刀鋒 時(shí)間: 2017-8-1 21:52
lz是做鋰電池自動(dòng)化的？
鋰電池應(yīng)該包裝很容易實(shí)現(xiàn)，畢竟包裝長(zhǎng)度短你們頻率多少20還是40Khz？
噪音方面怎樣

作者: 喜鵲QX 時(shí)間: 2017-8-1 22:11
謝謝分享，學(xué)習(xí)了。

作者: MaGic丶Z 時(shí)間: 2017-8-1 22:29
這個(gè)不錯(cuò)，支持我們公司原來(lái)也用這個(gè)工藝

作者: Enginer 時(shí)間: 2017-8-2 08:09
現(xiàn)在的趨勢(shì)基本上趨向于激光焊接了。

作者: 面壁深功 時(shí)間: 2017-8-2 08:23
主要用在有塑膠制品的行業(yè)

作者: liu20668 時(shí)間: 2017-8-2 09:22
學(xué)習(xí)了哈，我們公司主要用電阻焊接

作者: threetigher 時(shí)間: 2017-8-2 10:13

Enginer 發(fā)表于 2017-8-2 08:09( t% J. `% W; T; V+ Z* {
現(xiàn)在的趨勢(shì)基本上趨向于激光焊接了。

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。

作者: 劉永青87 時(shí)間: 2017-8-2 10:17
動(dòng)力電池超聲波焊接應(yīng)用也很多，并且還比較關(guān)鍵

作者: threetigher 時(shí)間: 2017-8-2 10:19

一展刀鋒發(fā)表于 2017-8-1 21:52
5 p. @9 k* n! y" e0 Blz是做鋰電池自動(dòng)化的？
0 A6 w, B7 B* ?- b$ |4 o8 c鋰電池應(yīng)該包裝很容易實(shí)現(xiàn)，畢竟包裝長(zhǎng)度短你們頻率多少20還是40Khz？
/ b/ h5 y" g- w" t+ {* M& |' F噪音方面 ...

鋰電池一般指內(nèi)部的多層超薄鋁箔的焊接，增加電池內(nèi)部液體的接觸面積，增大容量。一般是20K，因?yàn)閷訑?shù)超多，要穿透，功率稍高，40K一般焊接比較精密的小東西。
外殼的焊接，密封，這個(gè)難度相比多層鋁箔的焊接，就容易多了。
噪音不是問(wèn)題，
首先，焊接時(shí)間短，0.2~0.4s就焊接完成了，主要是送料，擺位，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。人工帶耳塞可以接受。
其次，如果多臺(tái)超聲的車(chē)間，可以在機(jī)器上加裝隔音室。

作者: threetigher 時(shí)間: 2017-8-2 10:21

面壁深功發(fā)表于 2017-8-2 08:23
" g, R6 ?& G: B7 T, N, K4 z主要用在有塑膠制品的行業(yè)

超聲波焊接分為塑料焊接和金屬焊接，很久以前塑料焊接是主流，現(xiàn)在以及將來(lái)，金屬超聲焊接是主流。

作者: universal 時(shí)間: 2017-8-2 10:42
超聲焊也不是想的那么簡(jiǎn)單，焊塑料對(duì)形狀有要求，如果不會(huì)設(shè)計(jì)焊接效果并不理想。

作者: 庫(kù)瑪琺csbxx 時(shí)間: 2017-9-27 15:05
主要用在有塑膠制品的行業(yè)，尤其是汽車(chē)用品

作者: 飛陽(yáng)1 時(shí)間: 2017-9-29 16:10
能不能替換1.5與1.5鋁板的鉚接？

作者: 飛陽(yáng)1 時(shí)間: 2017-9-29 16:41
査一下，是不是只能焊接小件物品，大件物品不能用？

作者: lyx18 時(shí)間: 2017-10-9 19:59
學(xué)習(xí)了，謝謝樓主分享

作者: 超聲振動(dòng)切削 時(shí)間: 2017-10-10 11:54
謝謝分享只能焊接小的，薄的零件。

作者: flyingshare 時(shí)間: 2018-2-27 11:46
謝謝分享

作者: 那些年的那些年 時(shí)間: 2018-2-27 12:36
學(xué)習(xí)��！

作者: 我有好東西 時(shí)間: 2018-2-27 14:27
學(xué)習(xí)了謝謝分享

作者: Samsun1234 時(shí)間: 2019-6-14 12:43
這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的最佳壓力之積這個(gè)怎么理解。怎么計(jì)算呢

作者: 桃源居士A 時(shí)間: 2020-3-28 19:42

Samsun1234 發(fā)表于 2019-6-14 12:43, d6 J" O) L9 p4 g9 p
這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的最佳壓力之積這個(gè)怎么理解。怎么計(jì)算呢

有大神幫忙解答下嗎？

作者: m2006410 時(shí)間: 2020-4-16 15:40
變幅的具體原理是什么？

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