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本帖最后由 xiaobing86203 于 2017-8-1 20:36 編輯
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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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2 g: b, Q) r! P# i5 h一、超聲波焊接原理$ E6 ^% ]$ d1 j% x
0 n0 Q9 Y. [5 ]3 H3 T6 O5 L0 {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。# p2 N/ t" u* c
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! d" Z% l5 q7 Q# f5 K4 Z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。1 ]6 U4 W# M/ u- m8 T
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超聲波焊接是通過超聲波發(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)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動，隨后機(jī)械運(yùn)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(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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( @& l4 O5 T9 G& L5 J1）超聲波金屬焊接原理
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& P+ W/ `, ]7 r超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機(jī)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(jìn)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?zé)嵩�，只是在靜壓力之下，將框框振動能量轉(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所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象．超聲金屬焊機(jī)能對銅、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、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。5 R' }3 x2 w A2 ?
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6 r- [' N0 m5 e8 e2）超聲波塑料焊接原理
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3 Q; q- v: D; q' s3 M' R1 q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(dá)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(dǎo)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(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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* b: g, R# o3 d! @二、超音波的熔焊應(yīng)用方法
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; |8 z% b. y1 d" c$ E) }) q1）熔接法：1# k+ [( {/ {9 i/ @. g
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(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的不便，實(shí)現(xiàn)高效清潔的熔接。/ u3 V8 [, X H' J; u' E, e S0 \: B+ o( |
8 c7 C1 H' v0 Q$ t S5 p2）埋植：
8 x% E# L' ?, T" F- _7 G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)。
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( { v- t4 h j0 T3）鉚焊：
* g: M: y$ T4 v5 ?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(jī)械鉚合3 i$ g. M+ G' o+ J* {0 a
, g9 v0 T8 g* O5 P+ O# ?4 R4）點(diǎn)焊; `- q5 F3 }0 Y2 J! e3 f5 Z
點(diǎn)焊指的是對于焊線不易設(shè)計(jì)的物體進(jìn)行分點(diǎn)焊接，，同樣可達(dá)到熔接效果。8 i5 L0 s) v' R0 j) y) O
; ?; R4 J$ F3 ^5）成型" @# N3 V) r) V% X# Y1 l* g' M
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。7 x3 K# {5 l0 S4 v
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三、焊接優(yōu)點(diǎn)
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1）超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)：* W% n( j, K Q
a、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。 \3 ~* ^! @' u4 [
b、焊接后導(dǎo)電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零。: t) M# ~; i8 j6 S# s. q
c、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。% {7 c! l1 M* w- Y, H
d、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。
$ |( U- [! y0 x# ]: G- s- We、焊接無火花，環(huán)保安全。$ {: M/ d- }& T" {, _6 ]
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2）超聲波塑料焊接優(yōu)點(diǎn)：
% c3 R0 v7 N& ~ y* Z# v- da、焊接速度快，焊接強(qiáng)度高、密封性好；, Y( U" {9 h" A0 ]' v8 Z6 K# r
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；
8 @! |; R, `* \/ Z7 Q+ c8 Uc、焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(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)。" ~6 U& F5 ^6 M6 X r3 }# ]
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四、適用產(chǎn)品
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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。
* _. w3 a; a3 v2）、鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。
6 s$ _% f! T6 `: t0 ?3）、電線互熔，偏結(jié)成一條與多條互熔。
( x( y" h4 l* Q& x* W0 ?4）、電線與各種電子元件、接點(diǎn)、連接器互熔。3 W, `1 S- i4 J$ v
5）、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。' |, w4 C$ \, {9 X# B! O" u
6）、電磁開關(guān)、無熔絲開關(guān)等大電流接點(diǎn)，異種金屬片的互熔。" `/ l. y2 y. T* C
7）、金屬管的封尾、切斷可水、氣密。
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五、應(yīng)用前景4 V% a2 G! h/ d6 @! o
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針對所有的應(yīng)用市場，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。
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1）汽車：（交通業(yè)）超音波可通過計(jì)算機(jī)程序控制來實(shí)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(yīng)用，如電池領(lǐng)域等。. w6 K! }& w" j( t$ Z
2）家電：通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門、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。
* [9 z7 g) l# J# J3）包裝：軟管的封口，特殊打包帶的連接。3 `' j Y1 D6 M; I
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)在市場的競爭力大大增強(qiáng)。0 K& p0 F! F `7 e# w& D
5）電子：運(yùn)用自動化方案設(shè)計(jì)使用戶達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)，同時確保產(chǎn)品之品質(zhì)需求。/ N: u2 k- M! ?; X
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，他給您帶來了簡捷、清潔、高效的生產(chǎn)方式，為您帶來更多的機(jī)會。/ \+ ]6 M# Y5 K
8 v1 j' L* `: n6 N& Q9 G8 z六、電池行業(yè)樣件照片
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發(fā)表于 2017-8-1 20:33:37
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