超声波金属焊接属于固态焊接,焊接过程中金属母材不发生熔化。其原理是利用超声频率(超过16kHz)的机械振动能量,在静压力作用下,使金属表面的氧化膜破碎,同时金属表面原子在高频振动和压力作用下产生塑性变形,导致原子间距离减小,原子的扩散运动增强,从而在金属表面形成冶金结合。虽然焊接过程中也会产生一定的摩擦热,但热量不足以使母材熔化,只是使金属表面达到塑性状态,促进原子间的相互扩散和结合。这种焊接方式能够有效克服电阻焊接时产生的飞溅和氧化等问题,适用于铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料的焊接,如可控硅引线、熔断器片、锂电池极片和极耳等的焊接。超声波焊接通过高频机械振动(20-40kHz)在接触面产生摩擦热,实现材料熔合,无需额外胶水或溶剂。天津手持超声波焊接机器
当超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒数万次的高频振动。这种高频振动,通过上焊件,将超声能量传递到焊区。由于焊区的声阻较大,因此会产生局部高温。由于塑料的导热性较差,高温难以迅速散发,从而聚集在焊区,使两个塑料的接触面迅速熔化。在施加一定的压力后,这两个熔化的塑料接触面会融合成一体。当超声波停止作用后,持续施加压力几秒钟,使熔融的塑料凝固成型,从而形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的。焊接的强度可以接近原材料的强度。超声波塑料焊接的效果受到多个因素的影响,包括换能器焊头的振幅、施加的压力以及焊接时间。其中,焊接时间和焊头压力是可以调节的,而振幅则由换能器和变幅杆决定。这些因素之间存在一个相互作用的比较好值。当能量超过这个比较好值时,塑料的熔融量会增加,可能导致焊接物变形;若能量过小,则可能无法牢固焊接。同时,施加的压力也不能过大,比较好压力通常为焊接部分边长与边缘每1mm的比较好压力之积。 河北新能源超声波焊接机的工作原理医疗设备生产普遍采用超声波焊接,因其无菌化处理能力满足医疗级卫生标准。
超声波金属焊接同样利用了超声频率(超过16kHz)的机械振动能量来连接同种金属或异种金属,是一种特殊的焊接方法。与传统的焊接方式不同,在金属进行超声波焊接时,既不需要向工件输送电流,也无需向工件施加高温热源。其焊接过程是在静压力的作用下,将线框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能以及有限的温升。在这个过程中,接头间的冶金结合是在母材不发生熔化的情况下实现的,属于一种固态焊接。由于不涉及金属的熔化过程,超声波金属焊接有效地克服了电阻焊接时常见的飞溅和氧化等问题。
未来超声波焊接技术将与其他先进制造技术实现更普遍、更深入的融合。与激光焊接技术融合,可利用激光的高能量密度和超声波的振动作用,在不同材料焊接、复杂结构焊接等方面发挥协同优势,提高焊接质量和效率。与增材制造技术结合,在3D打印过程中,通过超声波焊接对打印层间进行强化连接,改善打印件的力学性能和结构完整性。此外,还可能与微纳制造技术、表面处理技术等融合,拓展超声波焊接技术在微纳器件制造、材料表面改性等领域的应用,形成一系列具有创新性的先进制造工艺和技术解决方案,推动制造业向化、智能化、绿色化方向发展。超声波焊接过程中产生的谐振效应,能有效破除待焊表面的氧化层障碍。
在焊接过程中,不需要使用助焊剂、气体或焊料等辅助材料,避免了这些材料在使用过程中产生的环境污染。同时,由于焊接过程主要依靠超声波的振动能量,无需额外的高温加热,相比传统焊接方式,大幅度降低了能源消耗。这符合现代社会对环保和节能的要求,对于可持续发展具有重要意义。在医疗器械制造中,超声波焊接的环保特性使得焊接过程不会对医疗器械造成污染,保证了医疗器械的安全性和卫生性。所有焊接参数,如焊接时间、压力、振幅等,均可通过先进的软件系统进行精确跟踪监控。在焊接过程中,一旦某个参数出现异常,系统能够及时发现并进行调整,确保焊接质量的稳定性。这种精确的控制能力使得每一次焊接都能够达到一致的高质量标准,减少了废品率。在电子元件的焊接中,稳定的焊接质量能够保证电子产品的一致性和可靠性,提高产品的良品率。与机器人协作系统结合,超声波焊接可实现24小时无人化生产,降低人力成本40%。四川工业超声波塑料焊接机原理
无需添加溶剂、胶水或助焊剂,属于绿色制造工艺。天津手持超声波焊接机器
超声波焊接设备的制造工艺复杂,涉及到高精度的电子元件、压电材料以及精密机械加工,导致设备价格相对昂贵,增加了企业的初始投资成本,对于一些小型企业或资金有限的企业而言,可能存在一定的经济压力。4.2.2 对操作人员要求高设备的操作和维护需要专业的技术人员,操作人员需熟悉超声波焊接的原理、设备的性能参数以及焊接工艺的调整方法。若操作不当,容易导致焊接质量不稳定甚至设备损坏,这就要求企业对操作人员进行系统的培训,增加了人力成本和培训成本。天津手持超声波焊接机器