超聲波焊接

超聲波焊接使用高頻超聲波聲振動，應用於在低壓下組裝在一起的連接部件。這種焊接方法最常用於連接熱塑性塑料，當螺栓連接、焊接或膠合不適用時。

雖然超聲波焊接早在 20 世紀 40 年代就已發展起來，但它在 1960 年代初首次在工業上使用，用於焊接電子工業中的細線。 1963年，超聲波焊接開始用於粘合聚乙烯。從那時起，超聲波焊接就被用於焊接汽車工業中的鋁和薄金屬板（點火模塊、端子線、電線）。

超聲波焊接在工業上的優勢認識緩慢的過程是由於缺乏強大的超聲波設備，即使對於大型零件也能保證一致的焊接質量。因此，20 世紀 80 年代和 90 年代的研究主要集中在超聲設備的開發上。

雖然超聲波焊接使用振動，但這種方法不同於“振動焊接”，也稱為摩擦焊接。在振動焊接的情況下，要連接的部件之一固定在適當位置，而另一個則擺動（通過電磁或液壓驅動）。

超聲波焊接將兩個部件固定到位，並使用高頻聲波產生摩擦。聲能產生摩擦並產生熱量，導致部件在不到一秒的時間內被焊接，使超聲波焊接成為當今使用速度最快的焊接方法之一。

超聲波焊接過程是完全自動化的，並在特殊設備上進行。超聲波焊接的原理如圖1所示。 1 典型裝置的組成如圖 1 所示。 2.

米。 1、超聲波焊接原理：a——零件對齊，b——零件與尖端接觸，c——施加壓力，d——焊接，e——保持，f——尖端抬起

米。 2.聲波焊接裝配圖

發生器（在一個單獨的單元中）用於將來自網絡的電振動轉換為高頻（20 ... 60 kHz），換能器使用壓電元件將電振動轉換為聲學振動。放大器和超聲波發生器是裝置的無源諧振元件，用於將振動從換能器傳遞到部件。

通常，超聲波焊接機配備一組具有不同位移變換比的放大器。超聲波發生器的形狀由所需的焊接配置決定。根據超聲波發生器的形狀產生縱向徑向、邊緣和其他波振盪。每個接縫都需要自己的超聲波發生器。

該過程的物理本質在於在兩個部分的接觸處出現非常強烈的小振幅振動。振動與壓力相結合可去除零件表面的雜質和氧化物。電子開始在零件之間流動，形成冶金接縫。

超聲波焊接是進行電氣連接、焊接鋁和銅、密封銅管末端、焊接塑料、將金屬部件嵌入塑料中的理想選擇。

米。 3. 超聲波焊接接頭

與其他方法相比，塑料的超聲波焊接可以實現更可靠的接頭。在這種情況下，塑料的超聲波焊接與焊接金屬根本不同。

首先，金屬的超聲波焊接是通過平行於焊接表面的橫向振動進行的。塑料的超聲波焊接使用與被焊接表面垂直（即成直角）的縱向振動。將超聲波振動傳輸到金屬和塑料接縫的超聲波發生器的形狀也完全不同。

其次，在焊接金屬時，表面的摩擦相互作用會產生接縫，從而在不熔化材料的情況下形成剛性連接。塑料部件的超聲波焊接基於與許多其他傳統焊接方法（如電弧焊、電阻焊或激光焊）相同的方式熔化材料，但溫度範圍要低得多。

米。 4、超聲波焊接設備

超聲波焊接的優點：

1. 不需要特殊的表面清潔。

2、不需要保護氣氛。

3、無需焊接耗材（焊絲、焊條、焊錫等）。

4、低功耗。

5、拼接形成接頭時間短（約一刻鐘）。

6.焊接過程的全自動化和與其他生產過程容易集成的可能性。

7. 焊接不同性質材料的可能性，包括對高溫敏感的材料，因為焊接過程中會產生少量熱量。

8.焊接各種細節。

9. 此工藝產生的焊縫美觀、整齊。

10. 與其他方法不同，超聲波焊接不使用腐蝕性化學品並產生少量煙霧。

超聲波焊接的局限性：

1、使用超聲波焊接最嚴重的限制是焊接件的尺寸——不超過250mm。這是由於換能器輸出功率的限制，超聲焊極無法傳輸非常高功率的超聲波，以及振幅難以控制。

2. 超聲波焊接還要求被接合材料的水分含量較低。否則，首選振動焊接。

3.超聲波焊接對連接厚壁材料無效。至少有一個要連接的部件必須是輕的，因為它“吸收”了大量的能量。