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超声波焊接基础知识

发布日期:2021-09-08 10:31 来源: 点击:

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器/换能器/变幅杆/焊头三联组/模具和机架。具体原理如下文字描述:超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅 。杆决定。这三个量相互作用有个适宜值,能量超过适宜值时,塑料的熔解量就大,焊接物易变形;若能量小,则不易焊牢,所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积 超声波金属焊接原理:超声波金属焊接原理是利用超声频率(超过16KHz )的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法.金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升.接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接.因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象.超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接.可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。

焊接的方法:

一、 熔接法:以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下,使二块塑胶的接合面产生摩擦热而瞬间熔融接合,焊接强度可与本体媲美,采用合适的工件和合理的接口设计,可达到水密及气密,并免除采用辅助品所带来的不便,实现高效清洁的熔接。

二、 铆焊法:将超音波超高频率振动的焊头,压着塑胶品突出的梢头,使其瞬间发热融成为铆钉形状,使不同材质的材料机械铆合在一起。

三、 埋植:藉着焊头之传道及适当之压力,瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留入塑胶孔内,固定在一定深度,完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度,可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
四、 成型:本方法与铆焊法类似,将凹状的焊头压着于塑胶品外圈,焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定,且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形,及化妆品类之镜片固定等。

五、 点焊:A、 将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线,达到熔接目的。B、 对比较大型工件,不易设计焊线的工件进行分点焊接,而达到熔接效果,可同时点焊多点。六、 切割封口:运用超音波瞬间发振工作原理,对化纤织物进行切割,其优点切口光洁不开裂、不拉丝。

焊头在超声波焊接中起着关键作用,焊头是将振动有效传递到塑料焊接部位的工具。它有以下功能:

1.传递振动能量

2.传递压力

3.传递振幅

4.提供与产品外邪拿磐尼斯游戏平台恢碌男巫矗币蛭芰嫌醒诱剐裕阅芄灰欢ǔ潭鹊奶喜贰

焊头的设计和制造必须非常小心,因为只有好的焊头才能保证良好的焊接结果。如果焊头设计不良(振幅设计、振型不合理),制造不良(材料选择,修频不合适),可能会导致焊头断裂失效。


焊头有不同类型,以适合不同的应用需求。例如:一个小的、高增益(高振幅输出)圆形焊头用来焊接小的矩形零件;大的矩形焊头输出小振幅,用来焊接大型零件。最常见的几种类型如下:

1.台阶型焊头(Stepped Horn):焊头两端具有不同的截面,两段截面在焊头节点位置通过圆角过渡。台阶型焊头因为在节点平面截面突然变化,所以具有高增益大振幅输出,同时机械应力也较大。该类焊头适用于超声波焊接、铆接、脱落等过程。

2.指数型焊头( Exponential Horn):焊头外形按照指数公式变化。横截面逐渐过渡,将内部应力分布在较长区域,以减少峰值应力。因此,这类焊头具有理想的应力分布和优异的抗疲劳强度。适用于焊接压力大,振幅输出小的应用中,如金属螺丝镶嵌。

3.Catenoid焊头:结合了台阶型高增益 和 指数型低应力的优点。适用于焊接和铆接各种小型零件。

4.矩形(Rectangular)或者圆形(Bar)焊头:常用设计。小尺寸的矩形焊头也通常采用台阶型设计。一般宽度大于88mm焊头,为了避免焊头横向振动和应力,必须在其结构上增加槽。标准的矩形焊头最大尺寸可以做到250mm。

5.圆形焊头(Circular Horn):包括中空或者实心焊头。通常用在焊接区域为圆形的塑料部件。直径超过88mm的圆形焊头通常增加槽,以允许轴向振动。


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