一、超聲波焊接原理
超(chao)聲波焊接是利(li)用高頻振(zhen)動波(bo)傳遞到兩個(ge)需焊接的物體表(biao)面(mian),在(zai)加壓的情(qing)況下,使兩個(ge)物體表(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組件包括(kuo):
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超聲波發生器/換能器/變幅桿/焊頭三聯組/模具和機架。
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超聲波(bo)焊接是通過(guo)超聲波(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 超聲波金(jin)屬焊(han)接原理
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超(chao)(chao)聲(sheng)波金(jin)屬焊(han)接原(yuan)理是利用超(chao)(chao)聲(sheng)頻率(超(chao)(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(chao)聲波塑料焊(han)接原理
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超聲波(bo)作用于(yu)熱塑(su)性的塑(su)料(liao)接(jie)(jie)觸面時(shi),會(hui)產生每秒幾萬次的高(gao)頻(pin)振動,這種達到一(yi)定(ding)振幅(fu)的高(gao)頻(pin)振動,通過上焊(han)(han)(han)件把超聲能(neng)量傳送到焊(han)(han)(han)區(qu)(qu),由于(yu)焊(han)(han)(han)區(qu)(qu)即兩個焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的交界面處(chu)聲阻大,因此會(hui)產生局(ju)部高(gao)溫。又由于(yu)塑(su)料(liao)導熱性差,一(yi)時(shi)還不能(neng)及(ji)時(shi)散發,聚集在焊(han)(han)(han)區(qu)(qu),致使(shi)兩個塑(su)料(liao)的接(jie)(jie)觸面迅速熔化(hua),加上一(yi)定(ding)壓力后(hou),使(shi)其融合成(cheng)一(yi)體(ti)。當超聲波(bo)停止作用后(hou),讓壓力持續幾秒鐘,使(shi)其凝固成(cheng)型(xing),這樣(yang)就形成(cheng)一(yi)個堅(jian)固的分子鏈,達到焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的目的,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)強度能(neng)接(jie)(jie)近(jin)于(yu)原材料(liao)強度。
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超聲波(bo)塑料焊(han)(han)接(jie)的(de)好壞取決于換能(neng)(neng)器焊(han)(han)頭的(de)振(zhen)幅(fu),所加(jia)壓力及(ji)焊(han)(han)接(jie)時間等三個(ge)(ge)因素,焊(han)(han)接(jie)時間和焊(han)(han)頭壓力是(shi)(shi)可以調節的(de),振(zhen)幅(fu)由換能(neng)(neng)器和變幅(fu)桿決定。這(zhe)三個(ge)(ge)量(liang)相(xiang)互作用有個(ge)(ge)適(shi)宜值,能(neng)(neng)量(liang)超過適(shi)宜值時,塑料的(de)熔解(jie)量(liang)就大(da),焊(han)(han)接(jie)物易(yi)變形;若能(neng)(neng)量(liang)小,則不易(yi)焊(han)(han)牢(lao),所加(jia)的(de)壓力也不能(neng)(neng)太大(da)。這(zhe)個(ge)(ge)最(zui)佳壓力是(shi)(shi)焊(han)(han)接(jie)部分的(de)邊長與(yu)邊緣每1mm的最佳壓力之積。? ? ? ??
二、超音(yin)波的熔焊應用方(fang)法
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01 熔(rong)接法(fa)
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以超音波超高頻率振動的焊頭在適度壓力下,使(shi)二塊(kuai)塑(su)膠的接(jie)合(he)面產生(sheng)摩(mo)擦熱而瞬間熔(rong)融接(jie)合(he),焊接(jie)強度可與本體(ti)媲美,采用合(he)適的工件和合(he)理的接(jie)口設計,可達到水密及氣密,并(bing)免(mian)除(chu)采用輔(fu)助品所帶來的不便,實(shi)現高效(xiao)清潔(jie)的熔(rong)接(jie)。
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02 埋植
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借著(zhu)焊頭之(zhi)傳道(dao)及適當之(zhi)壓力(li),瞬間將金屬零件(如(ru)螺(luo)(luo)母、螺(luo)(luo)桿(gan)等)擠入預留入塑膠孔內(nei)(nei),固定在一定深度,完成后無(wu)論拉力(li)、扭力(li)均可媲(pi)美傳統模具內(nei)(nei)成型之(zhi)強(qiang)度,可免除射(she)出模受損及射(she)出緩慢之(zhi)缺點。
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03 鉚(liu)焊
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鉚(liu)(liu)焊(han)法指的是(shi)振動的焊(han)頭壓制物品的突(tu)起處使(shi)其(qi)熱熔為(wei)鉚(liu)(liu)釘(ding)狀,從(cong)而(er)使(shi)兩物體機(ji)械鉚(liu)(liu)合
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04 點焊(han)
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點焊(han)(han)指的是對于焊(han)(han)線不易(yi)設(she)計的物體進行分點焊(han)(han)接,同樣可達(da)到(dao)熔接效(xiao)果(guo)。
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05 成型
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本方法與(yu)鉚焊法類似,將凹狀的焊頭壓著于塑(su)膠(jiao)品(pin)外圈,焊頭發出超音波超高頻振動(dong)后將塑(su)膠(jiao)溶融成(cheng)形而包覆于金屬(shu)物件使其固定,且(qie)外觀(guan)光滑(hua)美(mei)觀(guan)、此方法多使用在電子類、喇叭(ba)之(zhi)固定成(cheng)形,及(ji)化妝品(pin)類之(zhi)鏡片固定等(deng)。
三(san)、焊接優點
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01 超聲波金屬焊接(jie)優點
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a、焊接(jie)材料不熔融,不脆弱金屬特性。
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b、焊接后導電(dian)性好,電(dian)阻系數極低或近乎零。
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c、對焊接金屬表(biao)面(mian)要求(qiu)低,氧化(hua)或電鍍(du)均可焊接。
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d、焊接時間短(duan),不需任何助焊劑、氣體(ti)、焊料(liao)。
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e、焊(han)接無火花,環保安(an)全(quan)。
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02 超聲波塑料焊接(jie)優點
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a、焊接速度快,焊接強度高、密(mi)封性(xing)好;
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b、取(qu)代傳統的焊接(jie)/粘接(jie)工藝,成(cheng)本(ben)低廉(lian),清潔無污染且不(bu)會損傷工件;
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c、焊(han)接過程穩定,所有焊(han)接參數(shu)均可(ke)通(tong)過軟件系統進行(xing)跟蹤監控(kong),一(yi)旦發現(xian)故障很容(rong)易進行(xing)排除(chu)和維護。
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四(si)、適用(yong)產品
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1)、鎳(nie)氫(qing)電(dian)池鎳(nie)氫(qing)電(dian)池鎳(nie)網(wang)與鎳(nie)片互熔(rong)與鎳(nie)片互熔(rong)。
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2)、鋰電池(chi)、聚合物電池(chi)銅(tong)箔(bo)與鎳片互熔(rong),鋁箔(bo)與鋁片互熔(rong)。
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3)、電線互熔,偏結成一(yi)條(tiao)與多條(tiao)互熔。
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4)、電(dian)線與各(ge)種(zhong)電(dian)子元件、接點、連接器互熔。
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5)、各種家電用品、汽車用品的大(da)型散熱(re)座、熱(re)交(jiao)換鰭片、蜂巢(chao)心的互熔。
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6)、電磁開關、無熔絲開關等(deng)大電流(liu)接點,異(yi)種金屬片(pian)的互熔。
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7)、金屬管的封(feng)尾、切(qie)斷水、氣密(mi)。
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五、應用前景
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針對所有的(de)應用(yong)市場,超(chao)音波焊接其特有的(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:(交通(tong)業)超(chao)音波(bo)可通(tong)過計算機程序控制來實施(shi)對大件(jian)和不規則(ze)工件(jian)的(de)(de)(de)焊接(jie)如:保險杠、前后(hou)門、燈具(ju)、剎車燈等。隨著高等級道路的(de)(de)(de)發(fa)展,反光片(pian)也越(yue)來越(yue)多的(de)(de)(de)采用超(chao)音波(bo)焊接(jie)。特(te)別是(shi)這兩年興起的(de)(de)(de)新能源汽(qi)車行業也開始廣泛應用,如電池領域(yu)等。
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2)家電:通過適當的(de)調整(zheng)可(ke)用于:手提日光燈(deng)罩,蒸氣熨門、電視機(ji)(ji)外殼、收(shou)錄、音(yin)機(ji)(ji)透(tou)明面板、電源整(zheng)流器、電視機(ji)(ji)殼螺絲固定(ding)座、減蚊燈(deng)殼、洗衣機(ji)(ji)脫水(shui)槽等(deng)需要(yao)密封(feng)、牢固和美觀的(de)家電產品(pin)。
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3)包(bao)裝(zhuang):軟管(guan)的封口,特殊打(da)包帶的連接。
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4)玩具業:由于采用(yong)了超音波(bo)技術使(shi)產(chan)品(pin)清潔、高效、牢(lao)固(gu),免除使(shi)用(yong)螺絲(si)、粘合(he)劑、膠水(shui)或其(qi)他(ta)輔助品(pin),降低了生產(chan)成本,使(shi)企業在(zai)市場的競爭力大大增強。
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5)電子:運用自動化方案設計使用戶達到規模化生產,同(tong)時確保(bao)產品之品質需求(qiu)。
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6)其他商業用(yong)途:從通(tong)訊器材(cai),電腦行(xing)業、打印設備(bei)(bei)到音(yin)像制品(pin)等,均可(ke)采用明和超音(yin)波設備(bei)(bei),他給您(nin)(nin)帶來(lai)了簡(jian)捷、清(qing)潔、高效(xiao)的生(sheng)產方式,為您(nin)(nin)帶來(lai)更多的機(ji)會。
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