超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機械振動能量，治具焊接不銹鋼，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?yōu)楣ぜg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(fā)生熔化的情況下實現(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生的飛濺和氧化等現(xiàn)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。臺州市錦亞機械制造有限公司是一家生產塑料線性振動摩擦焊接機，熱鉚焊接機，熱板焊接機，多頭非標型超聲波塑料焊接機，以及非標準設備、自動化設備、治具等研發(fā)、設計、制造及銷售為一體的技術服務性實體公司。

超聲波焊接中的重要工藝參數(shù)

影響超聲波焊接質量的一個關鍵因素是超聲波焊接能量。焊接能量過大，容易造成焊接過度、產生毛邊，或者造成塑膠件變形、薄弱處斷裂甚至造成其它零部件損壞。但在另一方面，如果焊接能量過小，焊接治具原理，兩個塑膠件不能的熔合在一起，造成焊接強度低。超聲波焊接能量與以下工藝參數(shù)有關，如圖所示，超聲波焊接過程中工藝參數(shù)的調整歸根結底為對焊接能量的調整。

頻率頻率是指超聲波的頻率，包括15、20、30或40千赫茲。超聲波焊接機有著固定的頻率，電機焊接治具，無法調整。頻率越大，焊接能量越大。

振幅振幅是指焊頭表面振動的幅度，奉化焊接治具，其等于換能器表面振幅與調幅器增益以及焊頭增益之積，振幅可通過調幅器和焊頭進行調節(jié)。

振幅越大，焊接能量越大。不同塑料對于振幅的要求不一樣；相對于無定形塑料，半結晶塑料要求更高的振幅；熔點較高的塑料要求更高的振幅。表2顯示了多種塑料在20千赫茲下推薦使用的振幅。

2.1 換能器

通過逆壓電效應將來自于發(fā)生器的超聲頻電壓轉化為同頻率的超聲機械振動。它由夾于兩金屬（通常是鈦）塊之間的若干壓電陶瓷片組成。片與片之間有一薄金屬板形成電極。在正弦電信號經(jīng)由電極提供給換能器時，壓電片膨脹和收縮，產生 15~20 μm 的軸向峰到峰運動。換能器是精密設備，應小心處理。

2.2 變幅桿

變幅桿有兩個作用。其主要作用是放大換能器端部產生的機械振動并將振動傳給焊頭。另一作用是提供固定套件于焊接壓力機上的位置。在換能器施加超聲能量時，變幅桿也膨脹和收縮。與焊接套件中的其它零件一樣，變幅桿是調諧裝置，因而它也必須在特定頻率共振以便將超聲能量從換能器傳至焊頭。為了有效地發(fā)揮作用，變幅桿必須是超聲波在其制造材質中的半波長或半波長的整數(shù)倍。一般為半波長。

2.3 焊頭

焊頭是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。與變幅桿一樣，焊頭也是調諧裝置，在大部分應用中也提供機械放大，焊頭的長度必須是超聲波在其制造材質中的半波長或半波長

的整數(shù)倍。這保證焊頭端部有足夠的振幅實現(xiàn)焊接。振幅一般為 30~120 μm。待焊零件和接頭設計決定焊頭的尺寸和式樣。焊頭的形狀至關重要，因為焊頭的軸向膨脹和收縮產生的應力會在高振幅情況下造成開裂。在某些應用中，焊頭加工有多個軸向狹槽。這是為了確保振幅位于縱向。焊頭端部將超聲能量傳給待焊零件。端部應專門設計以匹配零件來確保焊頭和零件之間實現(xiàn)能量傳遞。通常焊頭端部做成匹配零件輪廓的型材。

為防止產生壓痕和減少磨損，鋁必須鍍鎳或鉻。在需耐沖擊或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時，需用鋼焊頭。鋼焊頭疲勞強度低，只用于低振幅場合。復雜零件、特型的或大尺寸零件通常需要復合式焊頭（子母焊頭），這時基底焊頭采用鋁質，鈦或鋼次級焊頭與基底焊頭相連并引導能量。臺州市錦亞機械制造有限公司是一家生產塑料線性振動摩擦焊接機，熱鉚焊接機，熱板焊接機，多頭非標型超聲波塑料焊接機，以及非標準設備、自動化設備、治具等研發(fā)、設計、制造及銷售為一體的技術服務性實體公司。

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