超声波焊接

超声波焊接使用高频超声波声振动，应用于在低压下组装在一起的连接部件。这种焊接方法最常用于连接热塑性塑料，当螺栓连接、焊接或胶合不适用时。

虽然超声波焊接早在 20 世纪 40 年代就已发展起来，但它在 1960 年代初首次在工业上使用，用于焊接电子工业中的细线。 1963年，超声波焊接开始用于粘接聚乙烯。从那时起，超声波焊接就被用于焊接汽车工业中的铝和薄金属板（点火模块、端子线、导线）。

超声波焊接在工业上的优势认识缓慢的过程是由于缺乏强大的超声波设备，即使对于大型零件也能保证一致的焊接质量。因此，20 世纪 80 年代和 90 年代的研究主要集中在超声设备的开发上。

虽然超声波焊接使用振动，但这种方法不同于“振动焊接”，也称为摩擦焊接。在振动焊接的情况下，待连接的部件之一固定在适当位置，而另一个则摆动（通过电磁或液压驱动）。

超声波焊接将两个部件固定到位，并使用高频声波产生摩擦。声能产生摩擦并产生热量，导致部件在不到一秒的时间内被焊接，使超声波焊接成为当今使用速度最快的焊接方法之一。

超声波焊接过程是完全自动化的，并在特殊设备上进行。超声波焊接的原理如图1所示。 1 典型装置的组成如图 1 所示。 2.

米。 1、超声波焊接原理：a——零件对齐，b——零件与尖端接触，c——施加压力，d——焊接，e——保持，f——尖端抬起

米。 2.声波焊接装配图

发电机（在一个单独的单元中）用于将来自网络的电振动转换为高频（20 ... 60 kHz），换能器使用压电元件将电振动转换为声学振动。放大器和超声波发生器是装置的无源谐振元件，用于将振动从换能器传递到部件。

通常，超声波焊接机配备一组具有不同位移变换比的放大器。超声波发生器的形状由所需的焊接配置决定。根据超声波发生器的形状产生纵向径向、边缘和其他波振荡。每个接缝都需要自己的超声波发生器。

该过程的物理本质在于在两个部分的接触处出现非常强烈的小振幅振动。振动与压力相结合可去除零件表面的杂质和氧化物。电子开始在零件之间流动，形成冶金接缝。

超声波焊接是进行电气连接、焊接铝和铜、密封铜管末端、焊接塑料、将金属部件嵌入塑料中的理想选择。

米。 3. 超声波焊接接头

与其他方法相比，塑料的超声波焊接可以实现更可靠的接头。在这种情况下，塑料的超声波焊接与焊接金属根本不同。

首先，金属的超声波焊接是通过平行于焊接表面的横向振动进行的。塑料的超声波焊接使用与被焊接表面垂直（即成直角）的纵向振动。将超声波振动传输到金属和塑料接缝的超声波发生器的形状也完全不同。

其次，在焊接金属时，表面的摩擦相互作用会产生接缝，从而在不熔化材料的情况下形成刚性连接。塑料部件的超声波焊接基于与许多其他传统焊接方法（如电弧焊、电阻焊或激光焊）相同的方式熔化材料，但温度范围要低得多。

米。 4、超声波焊接设备

超声波焊接的优点：

1. 不需要特殊的表面清洁。

2、不需要保护气氛。

3、无需焊接耗材（焊丝、焊条、焊料等）。

4、低功耗。

5、拼接形成接头时间短（约一刻钟）。

6.焊接过程的全自动化和与其他生产过程容易集成的可能性。

7. 焊接不同性质材料的可能性，包括对高温敏感的材料，因为焊接过程中会产生少量热量。

8.焊接各种细节。

9. 此工艺产生的焊缝美观、整齐。

10. 与其他方法不同，超声波焊接不使用腐蚀性化学品并产生少量烟雾。

超声波焊接的局限性：

1、使用超声波焊接最严重的限制是焊接件的尺寸——不超过250mm。这是由于换能器输出功率的限制，超声焊极无法传输非常高功率的超声波，以及振幅难以控制。

2. 超声波焊接还要求被接合材料的水分含量较低。否则，首选振动焊接。

3.超声波焊接对连接厚壁材料无效。至少有一个要连接的部件必须是轻的，因为它“吸收”了大量的能量。