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標題: 超聲波焊接原理介紹 [打印本頁]
作者: xiaobing86203    時間: 2017-8-1 20:33
標題: 超聲波焊接原理介紹
本帖最后由 xiaobing86203 于 2017-8-1 20:36 編輯
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. \* k5 m# e8 U) G; u最近有電池包項目中的模組匯流排使用到超聲波焊接工藝，最初拿到樣本時一直都沒搞清楚時什么工藝焊接的，甚至以為時激光焊接，走了不少彎路，特此把超聲波焊接拿出來講一講。。。
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一、超聲波焊接原理' l  h& _# q1 c6 |  q  t' R2 N
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超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。9 z% T, l2 F# h9 r
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& ], F8 ?5 B* x! k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/模具和機架。" i! i, @7 t1 Z3 R  J/ l
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! y: e0 d( W! Z* k3 G8 Y超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉換成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(qū)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(qū)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。本片文章主要介紹金屬和塑料焊接兩種。
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1）超聲波金屬焊接原理8 O/ f  l  Q: a) S& _* A: M8 n

( Y/ h" ~  _* o8 \3 z' r9 H超聲波金屬焊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?yōu)楣ぜg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(fā)生熔化的情況下實現(xiàn)的一種固態(tài)焊接．因此它有效地克服了電阻焊接時所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)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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: e7 _- Z: V+ n* c, {$ a, a7 S2）超聲波塑料焊接原理
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超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個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，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時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。這三個量相互作用有個適宜值，能量超過適宜值時，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。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。
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二、超音波的熔焊應用方法( q+ K3 r- J& l

. q( S/ B3 V; h0 ~: L( J$ |) g% [# g  r1）熔接法：1
& Y" V+ x: W1 v以超音波超高頻率振動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，焊接強度可與本體媲美，采用合適的工件和合理的接口設計，可達到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來的不便，實現(xiàn)高效清潔的熔接。4 P; I; F  w- r4 F
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2）埋植：  o4 H& c' }/ g* w
借著焊頭之傳道及適當之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母、螺桿等）擠入預留入塑膠孔內(nèi)，固定在一定深度，完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統(tǒng)模具內(nèi)成型之強度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點。
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3）鉚焊：( }* k7 d) r" b& F5 e7 k8 w
鉚焊法指的是振動的焊頭壓制物品的突起處使其熱熔為鉚釘狀，從而使兩物體機械鉚合
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2 U+ v5 S4 u0 ^; _2 i4）點焊- y: V/ C' J; n! i
點焊指的是對于焊線不易設計的物體進行分點焊接，，同樣可達到熔接效果。% D. T$ |/ @$ L  ?! r4 z% R
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5）成型
/ U( ~9 V# c5 ~7 Q6 T0 g本方法與鉚焊法類似，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、喇叭之固定成形，及化妝品類之鏡片固定等。
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三、焊接優(yōu)點
$ Q1 N- }, x( Y- h2 W( |+ m/ p! o
) C  }; Z: y9 @; ~# w2 D' b8 ]+ F1）超聲波金屬焊接優(yōu)點：
- Y3 ]; n2 s; k7 V; R# Ea、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。$ V  ]8 i& Q0 B+ p6 [+ Q3 @3 e
b、焊接后導電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零。
# U# i) M$ A5 ~1 q& W; Q0 fc、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。7 T5 A' H5 a  L9 @4 b  w
d、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。
' d: J; s6 l, w! J6 ze、焊接無火花，環(huán)保安全。- [& D# `5 ~# P7 O; o9 {7 o

7 y* n% e  H! V- R/ ?& |2）超聲波塑料焊接優(yōu)點：
  j# c4 {( S+ A* a" ~" C8 o+ t# Ya、焊接速度快，焊接強度高、密封性好；+ w. ~- T/ \& K
b、取代傳統(tǒng)的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會損傷工件；$ Q( J0 U5 X) B- G5 a2 P/ m
c、焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進行排除和維護。$ _* D/ ~' W5 o8 m: l  P/ n6 f
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四、適用產(chǎn)品2 U! Q# O- n# }4 ]1 N
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1）、鎳氫電池鎳氫電池鎳網(wǎng)與鎳片互熔與鎳片互熔。* S. j  f3 q' E( \0 ]
2）、鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。
; y# H" @! C8 b* K+ g, ^. W3）、電線互熔，偏結成一條與多條互熔。. a/ z8 v8 d) Y5 v% I+ n
4）、電線與各種電子元件、接點、連接器互熔。
: I5 e% a! I1 w0 Q5）、各種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的互熔。
" W( o  j7 f* J8 ^6）、電磁開關、無熔絲開關等大電流接點，異種金屬片的互熔。& p4 I- K( O, H8 {% a- V9 Z
7）、金屬管的封尾、切斷可水、氣密。
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五、應用前景
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' W7 l$ |* H1 n+ B針對所有的應用市場，超音波焊接其特有的優(yōu)點--快捷、高效、清潔和牢固，贏得了各行各業(yè)的認可。: |8 O/ P+ [$ V

6 a2 Q- M) ^5 H- K( C6 D: l( A1）汽車：（交通業(yè)）超音波可通過計算機程序控制來實施對大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險杠、前后門、燈具、剎車燈等。隨著高等級道路的發(fā)展，反光片也越來越多的采用超音波焊接。特別是這兩年興起的新能源汽車行業(yè)也開始廣泛應用，如電池領域等。
9 U( H& R8 S# m4 \& F% E5 |9 x) g2）家電：通過適當?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門、電視機外殼、收錄、音機透明面板、電源整流器、電視機殼螺絲固定座、減蚊燈殼、洗衣機脫水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產(chǎn)品。
. ?* E( _# u1 R, P- t6 I3）包裝：軟管的封口，特殊打包帶的連接。9 q8 K( H* {# @( R
4）玩具業(yè)：由于采用了超音波技術使產(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)在市場的競爭力大大增強。, t: _  |) O* ^% U
5）電子：運用自動化方案設計使用戶達到規(guī)�；a(chǎn)，同時確保產(chǎn)品之品質需求。
$ @4 s7 S8 W3 b& K2 C6）其他商業(yè)用途：從通訊器材，電腦行業(yè)、打印設備到音像制品等，均可采用明和超音波設備，他給您帶來了簡捷、清潔、高效的生產(chǎn)方式，為您帶來更多的機會。
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六、電池行業(yè)樣件照片

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# h/ I! p: T4 \1 L- Q" M; z% H8 j$ M5 v8 A% f$ Q! M( X
作者: 張曉剛zxg    時間: 2017-8-1 21:08
感謝分享，學習了
作者: 易錯易混    時間: 2017-8-1 21:22
真的學習了，感謝分享
作者: 一展刀鋒    時間: 2017-8-1 21:52
lz是做鋰電池自動化的？' [9 T- |: w; ?: |
鋰電池應該包裝很容易實現(xiàn)，畢竟包裝長度短你們頻率多少20還是40Khz？
7 ?, e6 @0 l  W+ C" x! z噪音方面怎樣
作者: 喜鵲QX    時間: 2017-8-1 22:11
謝謝分享，學習了。
作者: MaGic丶Z    時間: 2017-8-1 22:29
這個不錯，支持 我們公司原來也用這個工藝
作者: Enginer    時間: 2017-8-2 08:09
現(xiàn)在的趨勢基本上趨向于激光焊接了。
作者: 面壁深功    時間: 2017-8-2 08:23
主要用在有塑膠制品的行業(yè)
作者: liu20668    時間: 2017-8-2 09:22
學習了哈，我們公司主要用電阻焊接
作者: threetigher    時間: 2017-8-2 10:13
Enginer 發(fā)表于 2017-8-2 08:09( t% J. `% W; T; V+ Z* {
現(xiàn)在的趨勢基本上趨向于激光焊接了。
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激光焊接和超聲波焊接是不同的原理，在很多應用，只能超聲不能激光。5 ?6 h' I2 ]1 X  d
作者: 劉永青87    時間: 2017-8-2 10:17
動力電池超聲波焊接應用也很多，并且還比較關鍵
作者: threetigher    時間: 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是做鋰電池自動化的？
0 A6 w, B7 B* ?- b$ |4 o8 c鋰電池應該包裝很容易實現(xiàn)，畢竟包裝長度短你們頻率多少20還是40Khz？
/ b/ h5 y" g- w" t+ {* M& |' F噪音方面 ...

+ k2 N' R6 I: |6 a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，因為層數(shù)超多，要穿透，功率稍高，40K一般焊接比較精密的小東西。' Y9 v4 q/ W) s/ B: K
外殼的焊接，密封，這個難度相比多層鋁箔的焊接，就容易多了。
' d9 P8 @+ p  f4 `3 K3 X$ F% L噪音不是問題，6 O: J1 v3 l+ f  w
首先，焊接時間短，0.2~0.4s就焊接完成了，主要是送料，擺位，檢測時間長。人工帶耳塞可以接受。
$ u2 B6 _6 C3 w  \- S- C- u0 J: L# c其次，如果多臺超聲的車間，可以在機器上加裝隔音室。* Q1 o, e2 @+ H5 t1 ]- l) ~
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作者: threetigher    時間: 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)

/ S9 E$ E- w9 Y% Y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，金屬超聲焊接是主流。
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作者: universal    時間: 2017-8-2 10:42
超聲焊也不是想的那么簡單，焊塑料對形狀有要求，如果不會設計焊接效果并不理想。
作者: 庫瑪琺csbxx    時間: 2017-9-27 15:05
主要用在有塑膠制品的行業(yè)，尤其是汽車用品
作者: 飛陽1    時間: 2017-9-29 16:10
能不能替換1.5與1.5鋁板的鉚接？
作者: 飛陽1    時間: 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    時間: 2017-10-9 19:59
學習了，謝謝樓主分享
作者: 超聲振動切削    時間: 2017-10-10 11:54
謝謝分享只能焊接小的，薄的零件。
作者: flyingshare    時間: 2018-2-27 11:46
謝謝 分享
作者: 那些年的那些年    時間: 2018-2-27 12:36
學習�。�
作者: 我有好東西    時間: 2018-2-27 14:27
學習了  謝謝分享
作者: Samsun1234    時間: 2019-6-14 12:43
這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積  這個怎么理解。怎么計算呢
作者: 桃源居士A    時間: 2020-3-28 19:42
Samsun1234 發(fā)表于 2019-6-14 12:43, d6 J" O) L9 p4 g9 p
這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積  這個怎么理解。怎么計算呢

. Y7 s1 Q% R' [6 L$ A" e0 D2 G有大神幫忙解答下嗎？
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作者: m2006410    時間: 2020-4-16 15:40
變幅的具體原理是什么？



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