一、超聲波焊接原理
超聲波焊接(jie)是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物(wu)體表(biao)面(mian),在(zai)加壓的情況下(xia),使兩個物(wu)體表(biao)面(mian)相互摩擦而形成分子層之間的熔合。
一套超聲波焊接系統的主要(yao)組件包(bao)括:
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超聲(sheng)波發生器/換能器/變幅桿/焊頭三聯組/模具和機架。
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超(chao)聲波(bo)焊接是(shi)通(tong)過超(chao)聲波(bo)發生器將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(bo)金屬焊接原理
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超(chao)聲波金屬焊(han)接原理(li)是利(li)用超(chao)聲頻率(超(chao)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 超聲波塑料(liao)焊接原(yuan)理
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超(chao)聲(sheng)波作用于(yu)熱塑性的(de)塑料(liao)接觸(chu)面時,會(hui)產(chan)生每秒幾萬次的(de)高頻(pin)振(zhen)動(dong)(dong),這(zhe)種達(da)(da)到一定(ding)(ding)振(zhen)幅的(de)高頻(pin)振(zhen)動(dong)(dong),通(tong)過上(shang)焊(han)件把(ba)超(chao)聲(sheng)能量傳送到焊(han)區,由(you)于(yu)焊(han)區即兩(liang)個(ge)焊(han)接的(de)交界面處(chu)聲(sheng)阻大,因此會(hui)產(chan)生局部高溫。又由(you)于(yu)塑料(liao)導熱性差,一時還不能及時散發,聚集(ji)在焊(han)區,致使兩(liang)個(ge)塑料(liao)的(de)接觸(chu)面迅(xun)速熔化,加上(shang)一定(ding)(ding)壓力后,使其融合(he)成(cheng)一體(ti)。當超(chao)聲(sheng)波停止(zhi)作用后,讓壓力持續幾秒鐘,使其凝固成(cheng)型(xing),這(zhe)樣(yang)就形成(cheng)一個(ge)堅(jian)固的(de)分子(zi)鏈,達(da)(da)到焊(han)接的(de)目的(de),焊(han)接強(qiang)度能接近于(yu)原材(cai)料(liao)強(qiang)度。
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超(chao)聲波塑(su)料焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)好壞取決于(yu)換能(neng)器焊(han)頭的(de)(de)(de)振(zhen)幅,所(suo)加(jia)壓(ya)(ya)力(li)及焊(han)接(jie)時(shi)間(jian)等三個(ge)因素,焊(han)接(jie)時(shi)間(jian)和焊(han)頭壓(ya)(ya)力(li)是可以調節的(de)(de)(de),振(zhen)幅由換能(neng)器和變(bian)幅桿決定。這三個(ge)量(liang)相互作用有個(ge)適宜值(zhi),能(neng)量(liang)超(chao)過適宜值(zhi)時(shi),塑(su)料的(de)(de)(de)熔解量(liang)就大,焊(han)接(jie)物(wu)易(yi)變(bian)形(xing);若能(neng)量(liang)小(xiao),則(ze)不(bu)易(yi)焊(han)牢,所(suo)加(jia)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)也不(bu)能(neng)太(tai)大。這個(ge)最佳壓(ya)(ya)力(li)是焊(han)接(jie)部分的(de)(de)(de)邊長與邊緣每(mei)1mm的最佳壓力之積。? ? ? ??
二、超音(yin)波(bo)的熔焊(han)應用方法
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01 熔(rong)接法(fa)
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以(yi)超音波超高頻率振動(dong)的(de)(de)焊頭在適度壓力下,使二塊塑膠(jiao)的(de)(de)接(jie)合面產生(sheng)摩(mo)擦(ca)熱而瞬(shun)間熔融(rong)接(jie)合,焊接(jie)強(qiang)度可與本體媲美(mei),采(cai)用合適的(de)(de)工件(jian)和合理的(de)(de)接(jie)口設計,可達到水密及氣密,并(bing)免(mian)除采(cai)用輔助品所帶(dai)來的(de)(de)不便,實現(xian)高效清(qing)潔的(de)(de)熔接(jie)。
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02 埋(mai)植
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借(jie)著焊頭之傳道及(ji)適當之壓力(li)(li),瞬間(jian)將金(jin)屬零件(jian)(如螺(luo)母、螺(luo)桿等(deng))擠入預留入塑(su)膠孔內,固(gu)定在一(yi)定深(shen)度,完成(cheng)后無論拉力(li)(li)、扭力(li)(li)均可(ke)媲美傳統模具內成(cheng)型之強度,可(ke)免除射(she)出模受損及(ji)射(she)出緩慢之缺(que)點。
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03 鉚焊(han)
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鉚(liu)(liu)焊法(fa)指的是振動的焊頭壓制物(wu)品的突起處使其熱熔為鉚(liu)(liu)釘狀,從而(er)使兩物(wu)體機械鉚(liu)(liu)合
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04 點焊
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點焊(han)(han)指的(de)(de)是對于焊(han)(han)線不易設計(ji)的(de)(de)物體進行分點焊(han)(han)接(jie),同樣可達到熔接(jie)效果。
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05 成型
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本(ben)方(fang)法與鉚焊法類似,將凹狀的焊頭(tou)壓著于(yu)塑膠品外圈(quan),焊頭(tou)發出超音波超高頻(pin)振動后將塑膠溶融成形而包覆于(yu)金屬物件使其固定(ding),且外觀(guan)(guan)光滑美觀(guan)(guan)、此方(fang)法多使用在電子類、喇叭之固定(ding)成形,及(ji)化妝品類之鏡片(pian)固定(ding)等。
三、焊接優點
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01 超聲波金屬焊接優(you)點(dian)
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a、焊接(jie)材料不(bu)熔融,不(bu)脆弱金屬特(te)性(xing)。
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b、焊接(jie)后導電性(xing)好(hao),電阻系數極低或近(jin)乎零。
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c、對焊(han)接金(jin)屬表面(mian)要求低,氧化或(huo)電鍍均(jun)可焊(han)接。
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d、焊(han)接時間短,不需任何助焊(han)劑、氣體、焊(han)料。
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e、焊接無火花(hua),環保安全。
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02 超聲波塑料焊接(jie)優點
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a、焊接(jie)速度快,焊接(jie)強(qiang)度高、密封性好;
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b、取(qu)代傳統的焊接(jie)/粘接(jie)工藝(yi),成本低廉(lian),清潔無污(wu)染且不會損傷工件;
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c、焊(han)(han)接過(guo)程穩(wen)定,所有焊(han)(han)接參數均可通過(guo)軟件系統進行跟蹤(zong)監(jian)控,一旦發現故障很容易(yi)進行排除和維(wei)護。
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四、適用產品
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1)、鎳(nie)氫電池鎳(nie)氫電池鎳(nie)網與鎳(nie)片互熔(rong)與鎳(nie)片互熔(rong)。
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2)、鋰電(dian)池、聚合(he)物電(dian)池銅箔與鎳片(pian)互熔(rong),鋁箔與鋁片(pian)互熔(rong)。
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3)、電(dian)線互(hu)熔,偏結(jie)成(cheng)一條與多條互(hu)熔。
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4)、電線與各種電子元(yuan)件(jian)、接點(dian)、連接器互(hu)熔。
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5)、各(ge)種家電用(yong)品(pin)、汽車用(yong)品(pin)的大(da)型散熱座、熱交換鰭(qi)片、蜂巢心的互(hu)熔。
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6)、電磁開關、無熔絲開關等大電流接點,異種金(jin)屬片的互熔。
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7)、金屬(shu)管的封尾、切斷水、氣(qi)密。
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五、應用(yong)前景
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針對所(suo)有(you)(you)的應用市(shi)場,超音波焊接其(qi)特有(you)(you)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:(交通(tong)業)超音(yin)波可通(tong)過計算機程序控制來實(shi)施對大(da)件和不規(gui)則工件的焊接如:保險杠、前(qian)后門、燈具(ju)、剎車燈等(deng)(deng)。隨著高(gao)等(deng)(deng)級(ji)道路的發展,反光(guang)片也越來越多的采用(yong)超音(yin)波焊接。特別(bie)是這兩年興起(qi)的新(xin)能源汽車行(xing)業也開(kai)始廣(guang)泛應(ying)用(yong),如電池領域(yu)等(deng)(deng)。
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2)家電:通過(guo)適當的調整可用于:手提(ti)日光燈罩(zhao),蒸(zheng)氣(qi)熨門、電視(shi)機(ji)外(wai)殼、收錄、音機(ji)透明面板、電源(yuan)整流(liu)器(qi)、電視(shi)機(ji)殼螺絲固定(ding)座、減(jian)蚊燈殼、洗(xi)衣機(ji)脫(tuo)水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產(chan)品。
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3)包裝:軟管(guan)的封口,特殊打包帶(dai)的連接。
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4)玩(wan)具業:由于采用了(le)超音波(bo)技(ji)術使產品清(qing)潔、高效、牢(lao)固,免(mian)除使用螺絲、粘(zhan)合劑、膠水或其他(ta)輔助品,降(jiang)低(di)了(le)生(sheng)產成(cheng)本,使企業(ye)在市場的競爭(zheng)力(li)大大增(zeng)強(qiang)。
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5)電子:運(yun)用自動化(hua)(hua)方案設計(ji)使用戶達到規模化(hua)(hua)生產,同時確保產品之品質需求。
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6)其他商業(ye)用途:從通訊器材,電腦行業、打印(yin)設備(bei)到(dao)音像制品等,均可采用明和(he)超(chao)音波(bo)設備(bei),他給您帶來了簡捷、清潔(jie)、高效的(de)生產(chan)方式(shi),為您帶來更(geng)多的(de)機(ji)會。
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