超声波焊接的原理及应用
金属超声波焊接原理
金属超声波焊接原理
金属超声波焊接是一种利用超声波的振动能量实现金属材料的焊接的方法。
其原理是通过超声波传导介质的作用，将两个金属件通过振动碰撞实现焊接。
首先，超声波振动器会产生高频的振动能量。
这种能量被传导介质（常为液体或气体）吸收后，会引起介质分子的震动与摩擦。
这个传导介质通常被称为媒界，它能传递超声波振动能量到需要焊接的金属表面。
当超声波振动能量传入到金属表面时，由于金属结构的导电性和材料的内在阻抗，能量会转化为热能，使金属表面局部升温。
在金属局部升温的同时，超声波振动也会引起金属表面的微小振动和位移。
当两个金属件被夹紧在一起时，这种微小振动和位移能够有效地对焊接接头施加压力和摩擦力，使金属表面的氧化物层被打破，金属表面直接接触。
金属接触面的高温、高压和摩擦作用共同作用下，可以使金属原子之间的结合力得到破坏，从而实现金属原子层之间的扩散和相互结合。
随着振动时间的延长，金属原子之间的结合力得以恢复，形成一体化的焊接接头。
通过金属超声波焊接，可以实现金属材料间的无损焊接。
这种焊接方法具有焊接速度快、焊接接头强度高、焊接接头的组织状态良好等优点，在航空、汽车、电子等领域有广泛的应用。
超声波焊接
超声波焊接超声波焊接是一种应用超声波技术进行焊接的方法，它具有高效、可靠、环保等特点，广泛应用于工业生产中。
本文将从超声波焊接的原理、设备、应用领域以及优势等方面进行介绍。
超声波焊接是利用超声波振动产生的能量实现焊接材料的熔接。
超声波是一种频率超过人耳能听到的声音的机械波，其频率一般在20kHz到70kHz之间。
超声波焊接的原理主要是利用超声波振动使材料分子的间距变小，从而产生高温高压的效果，促使材料发生熔接现象。
在焊接过程中，超声波振动会穿透至焊材表面，使接触部分的温度升高，然后通过适当的加压使材料熔化并熔接在一起，最终形成焊接接头。
超声波焊接设备主要由超声波振动系统、机械系统和电气系统组成。
超声波振动系统是超声波焊接的核心部分，它由发声器和承载器组成。
发声器是将电能转化为机械振动的装置，承载器则是将振动传递给焊接件的装置。
机械系统主要包括焊接头、压力机构等部分，用于在焊接过程中施加适当的压力。
电气系统则提供了超声波发生器、控制电路、传感器等设备，用于控制焊接过程的各个参数。
超声波焊接在工业生产中有着广泛的应用。
它可以焊接各种金属材料，如铝、铜、钢等，也可以焊接塑料和纺织品等非金属材料。
超声波焊接常被运用在汽车制造、电子设备生产、包装行业等领域。
例如，在汽车制造中，超声波焊接被应用于制造车灯、排气管和电池等零部件；在电子设备生产中，它被用于焊接电子元件和连接导线等；在包装行业中，超声波焊接可用于封口、划线和熔接等工作。
超声波焊接具有许多优势。
首先，它的焊接速度快，能够在短时间内完成焊接工作，提高生产效率。
其次，超声波焊接的焊接接头牢固可靠，具有较高的拉伸强度和密封性能。
再次，它适用于焊接的材料种类广泛，包括金属、塑料和纺织品等。
此外，超声波焊接过程不需要使用焊接剂和填料，所以它是一种环保、无污染的焊接方法。
总结起来，超声波焊接是一种高效、可靠、环保的焊接方法，广泛应用于多个行业中。
随着技术的不断进步，超声波焊接设备的性能和效果也在不断提高，为我们的生产和生活带来了许多便利和效益。
超声波焊接机原理是什么
超声波焊接机原理是什么
超声波焊接是一种利用超声波振动引起的材料分子间的摩擦产生热量来实现焊接的方法。
其基本原理是通过将电能转化为超声波能，然后将超声波能转化为机械振动能，再通过焊接头传递给被焊接的材料。
具体来说，超声波焊接机中通常包含一个压头和一个换能器。
换能器将电能转化为超声波能，在超声波振动的作用下，焊接头不断地压在需要焊接的材料上。
由于焊接头的振动频率非常高（通常在20kHz以上），使焊接头在短时间内产生大量的微小振动，这种振动将会产生摩擦。
焊接头的振动能量被转移到焊接材料上，使材料表面分子不断地发生碰撞和摩擦，导致材料温度升高。
当材料温度升高到足够高时，材料变软，分子间的结合力变弱，焊接头的压力使材料表面分子之间发生扩散和交联，从而实现焊接。
总的来说，超声波焊接机利用超声波的振动引起的材料分子间的摩擦产生的热量，使材料表面温度升高，从而实现焊接。
这种焊接方法具有速度快、操作简单、能耗低等优点，在工业生产中得到广泛应用。
必能信超声波焊接机工作原理
必能信超声波焊接机工作原理超声波焊接机是一种高效、精准的焊接设备，广泛应用于制造业中。
它的工作原理是利用超声波在焊接部位产生高频振动，通过摩擦热的效应将物体加热至熔点并完成焊接。
超声波焊接机不仅可以焊接金属，还可以焊接塑料、纤维、橡胶等各种材料，而且焊接效果稳定、结构牢固、精度高。
下面我们详细讲解一下必能信超声波焊接机的工作原理。
1. 超声波的基本概念超声波是一种高频振动波，其频率通常在20kHz-100kHz之间，比可听到的声音高得多。
其波长在物理尺度上比可见光也要短，因此具有较强的穿透力和聚焦性。
超声波具有独特的声学特性，可以被用于物质的加工、检测、成像等领域。
2. 超声波焊接的原理超声波焊接是一种通过超声波振动加热的焊接方法。
在焊接过程中，通过超声波的振动可以将物质表面的分子活化，形成摩擦和热能，从而将物质加热至熔点并完成焊接。
焊接过程中所需要的热量主要来自于摩擦热能和塑性变形热能，并且热量主要集中在焊接表面附近，从而达到了快速焊接和局部加热的效果。
超声波焊接机具有高频、高能量、低温度等特点，因此可以完成细小、复杂、异型的焊接任务。
对于大规模的生产来说，超声波焊接机的生产效率也非常高，同时也具有一定的环保优势。
3. 必能信超声波焊接机的特点及应用必能信超声波焊接机是一款具有高性价比的超声波焊接设备，其工作原理与传统的超声波焊接机大致相同，但它在焊接精度、稳定性和可靠性方面具有很大的优势。
必能信超声波焊接机具有以下几个特点：（1）焊接精度高。
必能信超声波焊接机可以精确控制焊接时间、温度和焊接强度等参数，从而保证焊接质量和精度。
（2）稳定性好。
必能信超声波焊接机采用先进的电路控制技术，具有稳定可靠的性能，在长时间的生产作业中表现优异。
（3）使用方便。
必能信超声波焊接机采用人性化的设计，方便用户操作和维护，并且具有智能化的自动化控制功能。
必能信超声波焊接机广泛应用于各种金属、塑料、橡胶、纤维等材料的焊接和组装，尤其适用于汽车、电子、通信、医疗器械等行业中需要高精度、高效率的生产过程中使用。
超声波焊接的原理及应用
超声波焊接的原理及应用1. 简介超声波焊接是一种利用超声波振动能量来实现材料的焊接技术。
它通过将高频振动传导到两个被焊接的材料之间，使它们在接触面产生摩擦热而达到熔接的目的。
超声波焊接广泛应用于汽车、电子、医疗等领域，具有焊接速度快、焊接强度高、无需额外添加焊接材料等优点。
2. 原理超声波焊接的原理是利用超声波在材料接触面上产生摩擦振动，使材料表面产生高温和高压，并迅速熔接起来。
其具体原理如下：•超声波产生：超声波是频率高于20kHz的机械振动波。
通过超声波发生器产生的高频电信号，经过换能器的转换作用，变成机械振动，形成超声波。
•振动传导：超声波振动通过提示头传导到焊接材料上，使其产生微小的摩擦振动。
•接触面摩擦：被焊接材料表面相互接触产生摩擦，使温度急剧升高，因为摩擦产生的热量引起焊接界面的塑性变形。
•熔接：热量累积到一定程度时，焊接界面的材料开始熔化，并形成熔池。
•固化：当超声波停止传导时，熔池冷却凝固，并且形成牢固的焊接接头。
3. 应用领域超声波焊接在多个领域有着广泛的应用，以下是其中几个主要领域：3.1 汽车制造•车灯组件焊接：超声波焊接可用于汽车前大灯、尾灯等组件的焊接。
它可以确保灯具的水密性，提高焊接强度，同时避免因高温焊接导致的变形。
•内饰部件焊接：超声波焊接可用于汽车内饰件的焊接，如仪表板、门板等。
它能够快速焊接，并且焊接点牢固，不会对外观造成任何损伤。
3.2 电子制造•电子元件焊接：超声波焊接可用于电子元件的焊接，如电池片、电路板等。
它可以实现高效快速的焊接，同时保持焊接点的精确度和稳定性。
•电缆连接：超声波焊接可用于电缆的连接，如线缆、USB接口等。
它能够实现高强度的焊接，并且焊接时间短，无需使用额外的焊接材料。
3.3 医疗器械•塑料容器焊接：超声波焊接可用于医疗器械中的塑料容器的焊接。
它可以确保无菌环境，同时提高容器的密封性和耐压性。
•医用器械组件焊接：超声波焊接可用于医用器械的组件焊接，如手术器械、医用注射器等。
超声波焊接机的工作原理
超声波焊接机的工作原理超音波焊接机的工作原理是： ？ 是通过振荡电路振荡出高频信号由换能器转化成机械能（即频率超出人耳听觉阈的高频机械振动能） ，该能量通过焊头传导到塑料工件上，以每秒上几十万次的振动加上压力使塑料工件的接合面剧烈摩擦后熔化。
振动停止后 维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。
一般焊接时间小于1秒钟，所得到的焊接强度可 与本体相媲美。
超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊，也用于铆焊、点焊、嵌入、切除等加工工艺。
根据 产品的外观来设计模具的大小、形状。
？上模（HORN ） 熔接物 •熔接物^777777777^^—下模超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。
1、 气动传动系统 包括有：过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。
工作时首先由空压机驱动冲程气缸， 以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊 接中气压根据焊接需要调定。
2、 控制系统控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。
主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时 在定时控制下打开气路阀门，气缸加压使焊头下降，以一定压力压住被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然后 控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器工作时间， 本系统使整个焊接过程实现自动 化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自动地完在本次焊接全过程。
整个控制系统的顺序是：电源启动 一触发控制信号气压传动系统， 气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作， 发射超声并保持一定焊接时间 去除超声发射继续保持一定压力时间退压，焊头回升焊接结束。
3、超声波发生器（1） 功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本 上与换能器谐振频率一致。
（2） 功率在500W 以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器，也具有一定的频率跟踪能 力。
超声波金属焊接原理
超声波金属焊接原理
超声波金属焊接是一种利用超声振动将两个金属部件焊接在一起
的工艺。
它的原理是利用超声波振动引起金属表面的微小振动和摩擦，使金属表面产生塑性流动并形成金属结合。
在超声波金属焊接中，需要将两个金属部件置于装有焊接夹具的
焊接装置中。
然后，通过超声波振动器产生高频振动，将能量传递给
金属部件。
金属表面的微小振动和摩擦会产生高热和高压，并使表面
的金属处于半固态状态，形成一层金属间过渡层，最终将两个金属部
件焊接在一起。
超声波金属焊接具有焊接速度快、焊缝质量高、无需熔化金属、
能耗低等优点，在汽车、电子、生命医学等领域得到了广泛应用。
超声波焊接机的工作原理
超声波焊接机的工作原理超声波焊接机是一种常见的焊接设备，它利用超声波的能量来实现材料的焊接。
下面将详细介绍超声波焊接机的工作原理。
1. 超声波发生器：超声波焊接机的核心部件是超声波发生器。
超声波发生器通过电能转换为高频机械振动，产生超声波能量。
2. 换能器：超声波发生器通过换能器将电能转换为机械振动能量。
换能器通常由压电陶瓷材料制成，当电流通过陶瓷时，它会振动并产生超声波。
3. 振动系统：振动系统由换能器、振动焊头和振动块组成。
换能器的振动能量通过振动焊头传递给要焊接的材料。
4. 焊接部件：超声波焊接机通常有两个焊接部件，分别是焊头和焊座。
焊头是固定在振动系统上的，它将超声波能量传递给焊接材料。
焊座是用于支撑和固定被焊接材料的部件。
5. 焊接过程：当超声波能量传递到焊接材料时，它会产生磨擦和热量。
焊接材料因为受到振动的作用而变软，形成塑性状态。
在振动的同时，焊接材料的份子间结合力也会发生改变，使得两个焊接部件在高温和高压的作用下形成坚固的焊接接头。
6. 控制系统：超声波焊接机还配备了控制系统，用于控制焊接过程的参数，如振动频率、振幅、焊接时间等。
控制系统可以根据不同的焊接要求进行调整，以确保焊接质量和效率。
超声波焊接机的工作原理可以简单总结为：通过超声波发生器产生高频机械振动能量，换能器将电能转换为机械振动能量，振动系统将能量传递给焊接部件，焊接部件产生磨擦和热量，使得焊接材料形成坚固的焊接接头。
超声波焊接机具有焊接速度快、焊接质量高、不产生污染等优点，广泛应用于塑料、金属、纺织品等行业。
它被广泛应用于汽车创造、电子设备创造、医疗器械创造等领域，为各行各业的生产提供了高效、可靠的焊接解决方案。
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超声波焊接的基本概念
❖ 过程：在超声波振动 能的作用下,焊接线首 先开始熔化,熔体在压 力作用下向被焊产品 上下表面铺展,,当停止 超声后, 温度降下来熔 融塑料凝固从而使被 焊产品连接在一起。
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超声波焊接的工艺条件
❖二、设备参数
❖ 振幅
❖ 焊接时间
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超声波焊接的工艺条件
❖ 制品厚度
❖ 焊接压力
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超声波焊接的工艺条件
❖三、焊线设计
❖ 能量引导
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超声波焊接的工艺条件
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超声波焊接的工艺条件
❖ 焊件自准
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超声波焊接的工艺条件
❖ 特殊焊接设计
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超声波焊接的工艺条件
❖ 点焊
❖ 铆焊
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❖ (4) 研究新的导能机构和连接层材料，扩大焊接技术 的应用范围
❖ (5) 建立焊接设备、工艺参数、常用材料的对应关系 规律，减少实验次数，降低成本。
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参考文献
❖ 【1】超声波焊接原理及其工艺研究，王叶 ❖ 【2】热塑性塑料的超声波焊接和振动焊接特性，陈健 ❖ 【3】塑料薄膜超声波焊接研究，成全 ❖ 【4】超声波塑料焊接机理，张宗波 ❖ 【5】超声波塑料焊接粘弹性热的仿真计算，张振强 ❖ 【6】塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展，高阳 ❖ 【7】塑料件超声波焊接工艺及焊接设计，Herrmann ❖ 【8】塑料焊接加工几种方法，陶永亮 ❖ 【9】塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进
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内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
实际应用
5
前景展望
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超声波焊接的前景展望
❖ (1) 研究焊接区域的状态，包括熔融区结晶度、取向 程度、化学组分等，深入研究超声波焊接机理
❖ (2) 完善焊接质量的检测手段，尤其是完善实时跟踪 监测方法
❖ (3) 模拟焊接过程焊接区域温度、应力变化规律，为 实验起指导作用
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超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
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超声波焊接的机理
❖ 产热机理
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理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
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超声波焊接的工艺参数
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ PC，PS，SAN，ABS，PMMA
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超声波焊接的应用
❖ 汽车PC转向灯和PMMA/ABS反射器灯具
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超声波焊接的应用
❖ 汽车炮筒式仪表
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超声波焊接的应用
❖ 聚合物微器件的超声波焊接键合
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超声波焊接的应用
❖ 燃气表装配工艺改进 ❖单台燃气表成本合计下降2.36 元, 按年产20
万台燃气表计算, 总零部件成本下降472000 元
超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
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内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
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超声波焊接的应用
❖ 应用领域：医械、包装、汽配、渔具等行业 ❖ 产品：汽车、服装、塑料玩具自封袋、塑料酒
瓶盖、洗碗机水轮、塑料假鱼饵、充电器外壳 和手机吊带的焊接、一次打火机外壳。 ❖材料范围：ABS 塑料、AEC塑料、AMMA塑 料、ABA塑料、ARS塑料、AS塑料、PS塑料 、PP塑料、PC塑料、PE、PVC、POM等
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高分子材料 超声波焊接技术
分1 黄浩
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内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
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超声波焊接的基本概念
❖ 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。
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超声波焊接的基本概念
❖ 国外在1960年开始应用超声波焊接技术 ❖ 优点：焊接时间短、焊接强度高、表面无损坏
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超声波焊接的机理
❖ 提出了摩擦生热是启动热源，粘弹热是主 要热源的产热机理。
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超声波焊接的机理
❖ 静态松弛模量，Maxwell模型，10阶Prony级数
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超声波焊接的机理
❖ 动态粘弹性 ❖ 时温等效原理
❖ DMA温度谱
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超声波焊接的机理
❖ 应变能与周期温升
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超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
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内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
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超声波焊接的机理
❖ 早期的理论：当塑料工件表面产生超声波振 动时, 接触表面因摩擦而温度升高实现焊接, 非焊接面没有摩擦, 温度也不会升高。
❖Frankel 等人将之等效为从接触界面到材料 内部的一维热传导问题。
❖试验发现在材料的玻璃点转变温度Tg 附近
有温升率增大的现象,而给出的模型并不能 与之很好的吻合。
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超声波焊接的机理
❖Menges 等人认为热主要来自材料内部的摩擦 而非界面摩擦
❖Tolunary 等人通过实验发现试件内部质点的 热主要来自材料的粘性耗散
❖Benatar 等人利用DMA方法（动态力学测试 ）测试了低频下材料的动态模量,基于“时温 等效性原理”平移并外推得到了高频(20kHz) 下材料的动态模量。
展，张宗波 ❖ 【10】超声波焊接技术在汽车炮筒式仪表上的创新应用，魏鹿义 ❖ 【10】超声波焊接技术在燃气表装配领域的应用，吕洪彬
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Thank You !
欢迎提问！