超聲波焊接的工作原理

超聲波焊接的基本過程可以通過以下步驟來描述：

　　1.待焊接的部件放置在鐵砧或夾具中。

　　2.喇叭接觸待焊接的部件。

　　3.施加壓力以使喇叭與焊接材料接觸并將它們保持在一起。

　　4.喇叭提供超聲波振動來加熱材料。振動上下或左右移動不到一毫米。

　　5.材料焊接在一起。

　　6.喇叭縮回，焊接材料可從鐵砧上取下。

　　焊接時間，施加的壓力和溫度由焊接設備內的計算機或微處理器控制。在焊接過程中實際發(fā)生的事情取決于材料的性質。在金屬中，超聲波振動平行于材料平面?zhèn)鬟f。摩擦熱使金屬表面的溫度升高到熔化溫度的約三分之一，但不會熔化金屬。相反，熱量從表面去除金屬氧化物和薄膜。焊接質量超過非混合技術的質量，并且在質量和整潔性方面類似于激光焊接的結果，其作為連接工藝實質上更昂貴。這允許金屬原子在兩個表面之間移動并形成將金屬保持在一起的鍵。

　　在塑料的情況下，振動垂直于材料的平面，并且摩擦熱使溫度升高到足以熔化塑料。塑料分子混合在一起形成鍵。冷卻后，塑料表面焊接在一起。焊接時間可以變化，但焊接可以在短至0.25秒內形成。

　　超聲波焊接中變化的因素是聲波的頻率（通常為20,30或40 kHz），用于將材料保持在一起的壓力，以及超聲波應用的時間（分數秒到超過一秒）。

　　超聲波焊接與傳統方法相比具有許多優(yōu)點。例如，相對于其他方法，焊接在低溫下發(fā)生。因此，制造商不需要消耗大量的燃料或其他能量來達到高溫。這使得該過程更便宜。它也更快更安全。

　　該過程在幾秒到幾秒內發(fā)生。因此，它可以比其他方法更快地完成。事實上，它可以比膠水更好，更快地粘合塑料。例如，汽車中的新智能鑰匙中有一個轉發(fā)器芯片。汽車只能在感應到芯片時啟動。為了制作鑰匙，金屬鑰匙坯的一端和芯片放入塑料頂部的一半。另一半放在它們上面并粘合到基部的一半。例如，使用混合機器可以完全消除固體摩擦，因此您可以獲得一致的物料流，而無需局部熔化區(qū)。這種粘合通常用膠水完成，這需要時間來固化。在不到一秒的時間內，可以使用超聲波焊接完成相同的任務。

　　后，超聲波焊接與相同材料的傳統焊接一樣堅固耐用 - 這只是該方法用于汽車制造的原因之一。為了使汽車更輕，更省油，汽車制造商正在將鋁作為汽車車身的主要金屬。與傳統焊接相比，超聲波焊接可用于在更短的時間內和更低的溫度下粘合金屬。

臺州市錦亞機械制造有限公司是一家專業(yè)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。

振動-振幅-頻率

　在超聲波焊接過程中，將具有確定的振幅，力和持續(xù)時間的機械振動施加到待焊接的材料上。由于分子間和表面摩擦，產生熱量并使材料熔化。

　　超聲波焊接系統的核心是堆疊。它由壓電轉換器，增強器（振幅變換器）和超聲波發(fā)生器組成。堆棧隨著超聲頻率收縮和擴展。產生的振動是縱波。焊接工具的行程，即峰值位置和零位置之間的距離，被稱為振幅-在超聲波焊接中，振幅在5和50μm之間。

根據作為材料特性的聲速和頻率計算波長λ。

　　振幅的定義

　　幅度a定義為振蕩幅度的一半，即從零到峰值。

　　單位：千分尺[μm]

　　頻率的定義

　　頻率f是每單位時間的周期數

　　單位：赫茲[赫茲]

　　波長的定義

　　波長l（λ）是沿波的兩個相等狀態(tài)之間的距離。

　　單位：毫米[mm]

超聲波發(fā)生器運動的示意圖

超聲波焊接機在焊接過程中,有哪些問題需要注意的?

超聲波模具架設不準確、受力不平均

解決方案

在一般認為超聲波塑料焊接機作業(yè)時，產品與模具表面只要接觸準確就可以得到應該的熔接效果，其實這只是表面的看法，超聲波既然是摩擦振動，就會產生

音波傳導的現象。我們如果單只觀察硬件（模具）的穩(wěn)合程度，而忽略了整合型態(tài)的超聲波塑料焊接機作業(yè)方式，必定會產生舍本逐末或誤判的后果，所以在此必須

先強調超聲波塑料焊接機的作業(yè)方式是傳導音波，使成振動摩擦轉為熱能而熔接。這時候超聲波模具的穩(wěn)合程度、產品截面的高低、肉厚、深淺、材質的組織，必定無法承受相同的壓力。

另一方面上模（Horn）輸出的能量，每一點都有其誤差值，并非整個面發(fā)出的能量都相同。就這整體而言，勢必產生產品熔接線熔接程度的差異。所以也就必須作修正，如何修正，那就是靠超聲波塑料焊接機本身的水平螺絲，或是貼較薄的膠帶或鋁箔來克服了。

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