超聲波金屬焊接技術(shù)之銅管封口焊與線束焊工藝

超聲波銅管封口機(jī)

封口機(jī)工作原理

超聲波銅管封口機(jī)是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。因此在高溫高壓下，金屬管或金屬片兩邊熔接到一起，從而達(dá)到金屬封口效果。但對封口金屬管材質(zhì)、管壁厚薄均勻度有一定的要求。

封口機(jī)設(shè)備特點

1、手持式設(shè)計，操作更加方便，快速快；

2、采用PLL頻率自動跟蹤鎖相環(huán)技術(shù)，無需人工調(diào)頻；

3、焊頭與換能器匹配性優(yōu)良，準(zhǔn)確度高；

4、焊接金屬材料的外觀及其焊接效果的穩(wěn)定性更趨優(yōu)良；

5、具有能量檢測模式，自動記憶并儲存比較每次焊接的輸出功率，保證焊接質(zhì)量的一致性。

封口機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域

超聲波銅管封口機(jī)專用于金屬管的封口和封切焊接，尤其是銅管和鋁的封口焊接。如空調(diào)、冰箱、實驗室溫度測試設(shè)備等其中銅管的封口焊接處理。一般應(yīng)用于電冰箱、空調(diào)、電子、電器等行業(yè)的封口焊接。

臺州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實體公司。

超聲波焊接的微觀過程

從微觀上來看，當(dāng)兩個塑膠件從開始接觸到后熔合在一起，可以分為四個階段：

階段：開始熔化階段。在這一階段，兩個焊接零件表面間的摩擦和內(nèi)部摩擦產(chǎn)生熱量，塑料開始受熱熔化。

第2階段：連接階段。在這一階段，兩個零件開始熔化在一起，形成較薄的熔合層，隨著熱量的增加，熔合層的厚度繼續(xù)增加。

第3階段：穩(wěn)態(tài)熔流階段。在這一階段，熔合層的厚度繼續(xù)增加，直到達(dá)到一定的厚度保持不變，振動停止。

第4階段：保壓/冷卻階段。在這一階段，在焊接壓力的保持下，熔流開始冷卻凝固，兩個塑膠件終焊接成一體。

塑料的超聲波焊接性能

塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料可塑但不可逆。次加熱時可熔化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化變硬而形成固體；但這種變化時不可逆的，當(dāng)重新受熱加壓時，熱固性塑料不能再次熔化。因此，超聲波焊接不能焊接熱固性塑料。熱塑性塑料可塑又可逆；當(dāng)加熱形成固體后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅經(jīng)歷形態(tài)的變化，是可逆的；重新加熱和加壓時，能夠重新熔化并再次形成固體。超聲波焊接能夠焊接大部分的熱塑性塑料。

熱塑性塑料又分為無定形塑料和半結(jié)晶塑料，由于二者的分子結(jié)構(gòu)和排布不同，二者的超聲波焊接性能又有所差別。

無定形塑料的分子結(jié)構(gòu)呈隨機(jī)分布，沒有一個明確的熔點Tm，其在一個很廣泛的溫度范圍內(nèi)逐步軟化、熔化和流動；而不是一旦加熱到某個溫度就立即從固體熔化，然后又立即固化。無定形塑料這種特性非常易于傳導(dǎo)超聲波振動能力，能夠在較大的壓力和振幅范圍內(nèi)進(jìn)行超聲波焊接。

半結(jié)晶塑料的分子結(jié)構(gòu)在局部呈規(guī)律性分布，有一個明確的熔點Tm，在溫度達(dá)到熔點之前，半結(jié)晶塑料始終保持著固態(tài)；當(dāng)溫度達(dá)到熔點后，整個分子鏈立刻開始運(yùn)動，并立即固化。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過程區(qū)別如圖所示。

半結(jié)晶塑料呈規(guī)律性分布的分子結(jié)構(gòu)類似于彈簧，非常容易吸收高頻的超聲波振動能量，使得能量很難從焊頭傳導(dǎo)到焊接界面，必須有足夠大的超聲波能量才能使得半結(jié)晶塑料熔化。因此，相對于無定形塑料，半結(jié)晶塑料比較難焊接。為了使得半結(jié)晶塑料獲得較高的焊接質(zhì)量，往往需要考慮更多的因素，例如，較高的振幅、合適的焊接界面設(shè)計、焊頭的接觸、焊接的距離以及焊接夾具等。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的超聲波焊接難易程度如表2所示。

影響塑料超聲波焊接性能的其它因素

潤滑劑

潤滑劑例如蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、硬脂酸和脂肪酸等被加入到塑料中用于提高流動性和增加注塑性能。但是，在超聲波焊接時，潤滑劑會減小焊接界面的摩擦系數(shù)，從而影響塑料的超聲波焊接性能。

填充劑

為了提高塑料的機(jī)械性能，塑料中會加入填充劑，常用的填充劑如玻璃纖維、碳纖維、滑石粉以及碳酸鈣等。玻璃纖維添加到塑料中用于提高塑料的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。普通的礦物質(zhì)填充劑，如玻璃纖維和滑石粉，會提高塑料傳導(dǎo)振動的能力，提高塑料的超聲波的焊接性能，特別是對于半結(jié)晶塑料。一般來說，10%~20%的玻璃纖維會顯著提高塑料的超聲波焊接性能。但是，當(dāng)比例過大會帶來其它問題。例如，填充劑的比例為30%，但在局部的焊接界面，真實的比例可能已經(jīng)超過30%，使得在焊接界面沒有足夠的塑料熔化而獲得理想的焊接質(zhì)量。當(dāng)填充劑比例超過40%時，很有可能在焊接界面不可焊接的材料比可焊接的材料還多，這就意味著超聲波焊接性能會變得很差。

回料

由于塑料的可回收性和降低零件材料成本，在塑料中常常會加入回料。超聲波焊接允許在塑料中加入回料，因為回料本身是同一種塑料。但是，回料的比例不能過大，而且回料不能是已經(jīng)降解的、或者被污染的，否則會出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。為了保證焊接的質(zhì)量，建議回料的比例越少越好。

色素

色素對塑料的超聲波焊接性能影響較小，除非色素的比例過高。相比其它顏色，白色和黑色通常需要添加更多的色素，有可能帶來一些焊接問題。同一種塑料的不同顏色可能需要不同的焊接參數(shù)，可以通過調(diào)機(jī)來獲得。

塑料等級

塑料等級對塑料的超聲波焊接性能具有很大的影響。同一種塑料的不同等級可能會有不同的熔點和不同的流動特性。