超聲波金屬焊接機是19世紀30年月偶爾發明的。其時在作電流點焊電極加超聲振動實驗時，發明欠亨電流也能焊接上，是以成長了超聲金屬冷焊技巧。超聲波焊接固然發明較早，然則到目前為止，其感化機理還不是很清晰。它類似于磨擦焊，但有區别，超聲焊接光陰很短，溫度低于再結晶；它與壓力焊也不雷同，因為所加的靜壓力比壓力焊小的多。一樣平常覺得在超聲波焊接進程中的初始階段，切向振動進來金屬外面的氧化物，并是粗拙外面的凸起部門産生重複的微焊和損壞的進程而使接觸面積增大，同時使焊區溫度降低，在焊件交界面産生塑性變形。如許在壓力的感化下，互相靠近到原子引力能夠或許産生感化的間隔時，即構成焊點。焊接光陰太長，或超聲波振幅過大會使焊接強度降低，乃至損壞。

超聲波金屬焊接機原理

超聲波金屬焊接是應用額每秒鐘數萬次的高頻振動波轉遞到兩個需焊接的金屬工件外面，再施以必定的壓力，使金屬外面互相磨擦而構身分子層之間的熔合，到達焊接的目标。

基礎知識

1、超聲波金屬焊接機是應用高頻振動波轉遞到兩個需焊接的金屬外面，在加壓的環境下，使兩個金屬外面互相磨擦而構身分子層之間的熔合，其長處在于疾速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、靠近冷态加工；毛病是所焊接金屬件不克不及太厚（一樣平常小于或即是5mm）焊點位不克不及太大、必要加壓。

2、焊接長處：

（1）焊接材料不熔融，不軟弱金屬特征。

（2）焊接後導電性好，電阻系數極低或近乎零。

（3）對焊接金屬外面請求低，氧化或電鍍都可焊接。

（4）焊接光陰短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

（5）焊接無火花，環保平安。

3、超聲波金屬焊接實用産物：

（1）鎳氫電池鎳氫電池鎳網與鎳片互熔與鎳片互熔。

（2）锂電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。

（3）電線互熔，偏結成一條與多條互熔。

（4）電線與名種電子元件、接點、連接器互熔。

（5）名種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鳍片、蜂巢心的互熔。

（6）電磁開關、無熔絲開關等大電流接點，異種金屬片的互熔。

（7）金屬管的封尾、堵截可水、氣密。

4、振幅參數

振幅對付必要焊接的材料來講是一個症結參數，相當于鉻鐵的溫度，溫度達不到就會熔接不上，溫渡過高就會使原材料燒焦或招緻布局損壞而強度變差。因為每一間公司抉擇的換能器分歧，換能器輸出的振幅都有所分歧，颠末适配分歧變比的變幅杆及焊頭，能夠或許校訂焊頭的事情振幅以相符請求，平日換能器的輸出振幅為10—20μm，而事情振幅一樣平常為30μm上下，變幅杆及焊頭的變比同變幅杆及焊頭的外形，先後面積比等身分有關，外形來講如指數型變幅、函數型變幅、門路型變幅等，對變比影響很大，先後面積比與總變比成正比。貴公司選用的是分歧公司品牌的焊接機，最簡略的辦法是按已事情的焊頭的比例尺寸制造，能包管振幅參數的穩固。

5、頻率參數

任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率，比方20KHz、40 KHz等，焊接機的事情頻率主要由換能器（Transducer）變幅杆（Booster）和焊頭（Horn）的機械共振頻率所決議，産生器的頻率依據機械共振頻率調劑，以到達同等，使焊頭事情在諧振狀況，每個部分都計劃成一個半波長的諧振體。産生器及機械共振頻率都有一個諧振事情範圍，如一樣平常設定為±0.5 KHz，在此範圍内焊接機根本都能失常事情.咱們制造每個焊頭時，都會對諧振頻率作調劑，請求做到諧振頻率與計劃頻率偏差小于0.1 KHZ，如20KHz焊頭，咱們焊頭的頻率會節制在19.90—20.10 KHz，偏差為5‰。

6、節點

焊頭、變幅杆均被計劃為一個事情頻率的半波長諧振體，在事情狀況下，兩個端面的振幅最大，應力最小，而相當于中央地位的節點振幅為零，應力最大。節點地位一樣平常計劃為堅固位，但平日的堅固位計劃時厚度要大于3mm，或者是凹槽堅固，以是堅固位并非必定為零振幅，如許就會引緻一些啼聲和一部門的能量喪失，對付啼聲平日用橡膠圈同别的部件斷絕，或采納隔聲材料停止屏障，能量喪失在計劃振幅參數時予以考慮。

7、網紋

超聲波金屬焊接平日會在焊接位外面，底座外面計劃網紋，網紋計劃的目地在于防止金屬件的滑動，盡能夠将能量轉遞到熔接位。網紋計劃一樣平常有方形、菱形、條形網紋。黃金手飾等金屬包覆焊頭與底座根椐請求不克不及計劃紋路，網紋的巨細與深淺依據具體的焊接材料請求來肯定。

8、加工精度

超聲波焊頭因為事情于高頻振動環境下，應隻管即便堅持一個對稱計劃，以防止聲波轉遞的纰謬稱性招緻的不均衡應力及橫向振動（咱們所用于焊接的焊頭應用的是超聲波振動的縱向轉遞，對付全部諧振體系而言），不均衡振動能招緻焊頭過熱及斷裂。超聲波焊接應用于分歧行業對加工精度請求是分歧的，對付分外薄的工件如锂離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的請求異常高，咱們所有的加工裝備均采納數控裝備（如加工中心等），如許能力包管加工進去的精度相符請求。

9、應用壽命

一隻焊頭的應用壽命症結決議于兩個方面：一、材料，二、工藝。

材料方面：超聲波焊接請求金屬材料有和婉性好（聲波轉遞進程中機械消耗小）好的特色，以是最常用的材料為鋁合金及钛合金，但超聲波金屬焊接請求焊頭耐磨損（請求較高的硬度），使材料的抉擇變得比拟艱苦，因為硬度和韌性似乎是生成對峙的，這就請求咱們抉擇異常高請求的材料，咱們抉擇的優良鋼村料能夠或許比拟好地辦理這個抵觸，使焊頭的有用壽命隻管即便地進步。

工藝方面：包含有加工工藝及後續處置工藝，加工工藝在前面已具體描寫過，後續處置包含熱處置及參數的修整，基于我公司抉擇的材料，咱們有首創的熱處置工藝去包管；在每個焊頭制造完成後，零丁都要停止參數的測定及調劑，以包管出品。

10、金屬相熔性

超聲波金屬焊接機和超聲波塑料焊接機究竟有哪些分歧呢？

1、起首，事情方法不一樣。平日，超聲波塑料焊接中焊頭振動偏向垂直于焊位，超聲波金屬焊接中焊頭振動偏向平行于焊位。有些特殊環境下，塑料焊也可采納平行偏向，如較薄的塑料件。

2、其次，因為超聲波應用于焊接金屬，對超聲波焊接技巧提出了更高的請求；相對付通俗的塑料焊接，對功率容量、功率密度、穩固性及主動化節制等各個方面的請求，不是統一個級别。

現海内超聲波塑料焊接用産生器根本都采納自激式電路，典範代表為：8400、8700全橋電路及台灣機械常用的半橋電路，顯著特色為有個調諧電感。假如将現有的用于塑料焊接的成熟技巧間接轉嫁到金屬焊上，其技巧上的先天不足，将招緻産物的不穩固應用；其獨一的上風便是價格便宜，但對付金屬焊自己的高請求，這點上風是很蒼白的。

（1）高功率容量、穩固的超聲波産生器：

穩固的超聲波産生器起首請求為：頻率主動跟蹤。頻率主動跟蹤能包管換能器體系能事情在諧振狀況，即焊頭振幅的最大化。采納頻率主動跟蹤技巧，調換模具及事情時毋庸調頻，才是用于金屬焊的根本請求。有可調電感手動調頻率的裝備，根本都滿意不了請求。

穩固的超聲波産生器還要請求：恒振幅功效及振幅的無級可調。恒振幅功效，它能包管焊接的同等性，為穩固生産的症結；振幅的無級可調是保證裝備用處的根本，比方在統一裝備上經由過程參數調劑既能焊銅，也能焊鋁材料

高功率容量：金屬焊相對付塑料焊，請求高的能量密度，必定有相對高的功率容量，如20kHz的機械，根本上請求3000W以上的功率容量。許多公司對付功率容量常常呈現虛僞标稱，那咱們隻要和他們所做的塑料焊機比拟一下便可，因為塑料焊機标稱過高是無人信的。

（2）高品質焊頭：金屬焊作為工業用處，必定請求高壽命的焊頭。

（3）高品質換能器：如20kHz的換能器，必需能曆久蒙受3kw以上負載。許多公司的換能器，用通俗塑料焊的換能器，外觀上很難分辯，這是不負責任的做法。

（4）優良節制體系：具備焊接能量、光陰、高度三種根本節制情勢，多種質控軟件滿意分歧需要。

特色及優勢缺陷

特色：

1、兩被焊接物體堆疊，經超聲振動加壓接分解固态情勢，接合光陰短，且接合部門不産生鍛造組織（粗拙面）缺點。

2、超聲焊與電阻焊辦法比拟，模具壽命長，模具整修與調換光陰少，并且易于完成主動化。

3、同種金屬分歧種金屬之間都能夠停止超聲焊接，與電氣焊比拟消耗能量少得多。

4、超聲焊與其餘壓焊比拟，請求壓力較小，且變型量在10%以下，而冷壓焊其工件變形量達40%-90%。

5、超聲焊接不像其餘焊接那樣請求停止被焊外面的預處置及焊後的後處置。

6、處置超聲焊接無需助焊劑、金屬填料、外部加熱等外部身分。

7、超聲焊接能夠使材料的溫度效應降到最低（焊區的溫度不跨越被焊金屬相對融化溫度的50%），從而不使金屬布局變更，是以很得當電子範疇中的焊接應用。

長處：

熔合強度高；

靠近冷态加工、工件不退火、無氧化陳迹；

焊接後導電性好，電阻系數極低或近乎零；

對焊接金屬外面請求低，氧化或電鍍都可焊接；

焊接光陰短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

焊接無火花，環保平安。

缺點：

是所焊接金屬件不克不及太厚，焊點不克不及太大，必要加壓。

應用：

實用于銅、鋁、錫、鎳、金、銀、钼、不銹鋼等有色金屬材料薄闆、細棒、絲、片、帶等材料實行刹時焊接，總厚度可達2-4mm。

應用舉例：

鎳氫電池鎳網與鎳片互熔。锂電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。電線互熔，偏結成一條與多條互熔，線束焊接。電線與各類電子元件、接點、連接器互熔。各類家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鳍片、蜂巢心的互熔。電子元器件引線、繼電器、電磁開關、無熔絲開關等大電流接點，異種金屬片的互熔。金屬管的封尾、堵截可水、氣密。

故障分析

1、過熱

焊頭在事情時會有必定的過熱征象，這是因為材料自己的機械消耗及焊件過熱傳導而至。焊頭過熱能否失常斷定尺度為不帶負載時，持續發射超聲波半小時以上，溫度不克不及夠跨越50-70℃，如過熱兇猛，證實焊頭已損壞或材料不合格，必要調換。

2、嘯叫

當焊頭事情時呈現嘯叫時，應闡發以下緣故原由：

（1）裝置螺絲能否已松動；

（2）焊頭能否産生裂紋；

（3）焊頭能否和不該碰觸的物件相碰觸。

3、過載

當産生器收回過載警報時，應按以下步調停止檢查：

（1）空載測試，如事情電流失常，則能夠是焊頭碰觸到不該碰觸的物件或焊頭與焊座之間的參數調理呈現毛病。

（2）空載測試不失常時，應起首察看焊頭能否有裂紋，裝置能否堅固，而後拆下焊頭再停止空載測試，消除能否是換能器 變幅杆呈現問題，一步步停止消除。消撤除換能器 變幅杆呈現毛病的能夠性後，将新的焊頭拆換以斷定。

（3）有時會呈現空載測試失常，而不克不及失常事情的環境，有能夠是焊優等聲能原件内部産生變更，招緻聲能轉遞不順暢，這裡有一個比拟簡略的斷定辦法：手觸摸法。失常事情的焊頭或變幅杆外面事情時振幅是異常平均的，手摸下來是絲絨般的順滑，當聲能轉遞不順暢時，用手摸下來會有氣泡或毛刺的感到，這時候就要采納消除法去消除有問題的部件。産生器不失常時，也能産生異樣的環境，因為失常來講檢測換能器輸出波形時應為順滑的正弦波，當正弦波上有尖峰或不失常波形時也能産生這類征象，這時候能夠用别的一整枝聲能元件調換以判斷。

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