超聲波金屬焊接機(jī)的由來

超聲波金屬焊接機(jī)由來

超聲波金屬焊接機(jī)英文注釋：Ultrasonic metal welding machine，超聲波金屬焊接是19世紀(jì)30年代偶然發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時在作電流點焊電極加超聲振動試驗時，發(fā)現(xiàn)不通電流也能焊接上，因而發(fā)展了超聲金屬冷焊技術(shù)。超聲波焊接雖然發(fā)現(xiàn)較早，但是到目前為止，其作用機(jī)理還不是很清楚。它類似于摩擦焊，但有區(qū)別，超聲焊接時間很短，溫度低于再結(jié)晶；10．先故障后調(diào)試有些情況下，所有的損壞原件都更換好了，但是還是不正常，這就要檢查保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試問題了，電流大保護(hù)，頻率大保護(hù)，超聲波維修單前提是調(diào)頻電感一定要處在合適的位置，如果偏離正常位置太遠(yuǎn)，在調(diào)試的過程中可能會損壞功放板。它與壓力焊也不相同，因為所加的靜壓力比壓力焊小的多。一般認(rèn)為在超聲波焊接過程中的初始階段，切向振動除去金屬表面的氧化物，并使粗糙表面的突出部分產(chǎn)生反復(fù)的微焊和破壞的過程而使接觸面積增大，同時使焊區(qū)溫度升高，在焊件交界面產(chǎn)生塑性變形。這樣在接觸壓力的作用下，相互接近到原子引力能夠發(fā)生作用的距離時，即形成焊點。焊接時間過長，或超聲波振幅過大會使焊接強(qiáng)度下降，甚至破壞。

超聲波金屬焊接機(jī)原理

超聲波金屬焊接是利用額每秒鐘數(shù)萬次的高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬工件表面，再施以一定的壓力，使金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，達(dá)到焊接的目的。

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。

超聲波的特性

從超聲波焊接的角度，超聲波具有三個非常重要的特性，這三個特性與超聲波的焊接質(zhì)量密切相關(guān)，是超聲波焊接過程中發(fā)生的諸多現(xiàn)象的根源。理解這三個特性有助于理解超聲波焊接的工藝要求，產(chǎn)品設(shè)計工程師從而可以正確的設(shè)計超聲波焊接結(jié)構(gòu)來滿足超聲波焊接的工藝要求，提高超聲波的焊接質(zhì)量。音波熔接藉由超音波振動將電子能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再靠焊頭(HORN)將能量傳達(dá)至塑料工件接觸面，使分子與分子間產(chǎn)生激烈摩擦，促使產(chǎn)品瞬間熔化并結(jié)合為一體，加工時速快、干凈、美觀、經(jīng)濟(jì)。

超聲波的三個特性、產(chǎn)生的焊接現(xiàn)象、及其對塑膠件結(jié)構(gòu)設(shè)計要求如表1所示:

1)  能量大；超聲波能夠產(chǎn)生的比聲波大得多的能量，這是超聲波能夠?qū)λ苣z件件進(jìn)行焊接的基礎(chǔ)，同時這也是超聲波焊接強(qiáng)度較高的根本原因；正由于其產(chǎn)生巨大能量的能力，超聲波甚至能夠進(jìn)行金屬零件的焊接；而在另一個方面，恰恰由于能量大，超聲波有可能對焊接界面造成；就中期來看，當(dāng)前運(yùn)輸技術(shù)的升級是環(huán)球應(yīng)用科技升級的核心，動力鋰電池作為運(yùn)輸技術(shù)升級不可或缺的配套產(chǎn)品，在未來3-5年預(yù)計將有極大的發(fā)展。同時可能對塑膠件其它部位或者塑膠件上已經(jīng)裝配的其它零部件造成損壞。

2) 方向性好，幾乎是直線傳播；沿焊接接頭的各個區(qū)域強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、持久性能都有很大差別。由于超聲波的波長很短，衍射效應(yīng)不顯著，所以可以近似地認(rèn)為超聲波是沿直線傳播，即傳播的方向性好，容易得到定向而集中的超聲波束。因此，這要求超聲波焊頭與焊接零件保持足夠大的接觸面積，保證超聲波能能夠傳導(dǎo)到焊接界面。同時，如果在傳播方向上存在孔洞等，超聲波就難繞過孔洞傳導(dǎo)能量，這也是超聲波結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的地方。

3) 衰減性；盡管超聲波的穿透能力強(qiáng)，但超聲波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠(yuǎn)，能量衰減越厲害。另外，在不同的塑料中，超聲波能量的衰減程度不一致。例如，在無定形塑料中，如ABS，其能量衰減程度較小，兩個ABS塑膠件即使是遠(yuǎn)程焊接也能保證焊接質(zhì)量；8．先外圍后內(nèi)部先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認(rèn)外圍設(shè)備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。在半結(jié)晶塑料中，如PA66，超聲波能量衰減程度大，超聲波傳播距離較短，很難保證遠(yuǎn)程焊接的質(zhì)量。

超聲波焊接的步驟

超聲波焊接的詳細(xì)步驟如圖所示：（超聲波焊接的詳細(xì)步驟）

步：兩個焊接塑膠件先后被放置在焊接夾具中。

第二步：焊頭下移，接觸上部塑膠件。

第三步：壓力通過焊頭，把兩個塑膠件件壓緊。

第四步：焊頭以15千赫茲或20千赫茲每秒的頻率垂直振動，機(jī)械振動能量傳導(dǎo)到兩個塑膠件的初始接觸區(qū)域，劇烈摩擦產(chǎn)生熱能，當(dāng)焊接界面的溫度達(dá)到塑料的熔點后，塑料熔化并流動，振動停止，這一段時間稱為熔化時間。

第五步：繼續(xù)保持壓力一段時間直到熔化的塑料冷卻并固化，這段時間稱為保壓時間。

第六步：一旦熔化的塑料固化，去除壓力，退回焊頭，兩個塑膠件熔合在一起，超聲波焊接過程完成。

通過機(jī)械運(yùn)動軟化完成焊接的方法

  機(jī)械運(yùn)動焊接方式是一種全自動焊接過程，利用壓力下兩工件在摩擦過程中產(chǎn)生的熱量來熔化接觸面的塑料，對正固定直到凝結(jié)牢固，需要專用焊接設(shè)備。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，操作工即可穩(wěn)定生產(chǎn)。其優(yōu)點是：快速、靈活、焊接過程穩(wěn)定且不需焊劑或保護(hù)氣體，也不產(chǎn)生有害氣體或熔渣，產(chǎn)品焊接質(zhì)量有保證。按運(yùn)動軌道可分為直線型和旋轉(zhuǎn)型：直線型可用于直線焊縫和平面焊縫的焊接，旋轉(zhuǎn)型可用于圓形焊縫的焊接。4、采用預(yù)超聲波焊接方式，在與產(chǎn)品接觸前釋放超聲波，可減少脫位。

1、超聲波焊接

       超聲波焊接是由信號發(fā)生器產(chǎn)生高頻正弦波信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動能，再經(jīng)由變幅桿及焊頭將放大后的振動耦合到被焊接塑料件上，高壓下的高頻摩擦使塑料接觸面瞬間產(chǎn)生高溫熔化，超聲波停止之后，經(jīng)短暫保壓冷卻后的兩個塑料件便焊接為一體，焊接過程一般不超過一秒鐘，焊接強(qiáng)

度可與本體媲美，廣泛應(yīng)用于電子電器、汽車配件、包裝、塑料玩具、文具用品、日用品、工藝品等各個行業(yè)。焊接塑料制品時，既不要添加任何粘接劑、填料或熔劑，也不消耗大量熱源，具有操作簡便、焊接速度快、焊接強(qiáng)度高、焊件美觀、生產(chǎn)等優(yōu)點。另外，超聲波焊接工藝還可實現(xiàn)塑料與金屬件的鉚接。因此，超聲波焊接技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。非常溫條件下工作時，應(yīng)選用相應(yīng)的保證低溫或高溫力學(xué)性能的焊條。

2、旋轉(zhuǎn)摩擦焊接

       通過工件相對高速旋轉(zhuǎn)摩擦將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能，使被焊接工件的接觸面摩擦升溫，熔化后加壓，從而焊接在一起。相比超聲波焊接，該工藝不受工件尺寸和材料的限制，并且焊接強(qiáng)度同比其他塑料焊接工藝更高，幾乎接近塑料本體強(qiáng)度。適用于濾芯、塑料杯、浮球、玩具球、蓮蓬頭等回轉(zhuǎn)體工件的焊接。很多超聲波焊接機(jī)操作人員經(jīng)驗不足，在為超聲焊接機(jī)更換超聲波塑料焊接模具后，就出現(xiàn)了產(chǎn)品焊接效果差、不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，員工對操作不熟悉，往往也檢查不出來是哪里出現(xiàn)了問題，就會說“明明剛才超聲波焊接機(jī)還好好的，怎么一下子就出問題了。