超声波焊接的原理及应用(谷风参考)
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超声波点焊机原理超声波点焊机使用方法及范围
研究表明塑胶工业上利用超声波点焊机来焊接在世界各地已日趋普遍。
由于应用此技术可取代过去生产上需要的熔剂、粘合剂、扣钉或其它机械固定法，从而提高了生产效率、降低了成本。
它有很多品种和不同系列的超声波点焊机，工作的时候超声波焊接是以快速，清洁，安全等优点等焊接先进工艺。
超声波电焊机常用于工业生产当中。
它发出一定频率的超声波使需要结合的两个部件的表面温度增高，快速融化;再停止发出超声波，降低部件表面温度，使它们结合在一起;既提高了工业生产的效率，又为工人提供了便利。
那么超声波电焊机这款如此高效率的工业生产机器，是由哪些部件组成的呢?超声波点焊机原理又是什么?别担心，如果你有这方面需求的话，不妨随我一起来了解超声波点焊机以及超声波点焊机原理的相关知识。
超声波点焊机概述
超声波点焊机分为：超声波点焊机、超声波塑料点焊机、铆点熔接机、超声波金属焊接机、超声波金属点焊机、超声波焊机、铝镍焊机、聚合物电池正极点焊机、锂电池负极点焊机、铝转镍点焊机、非晶硅点焊机等。
超声波点焊机组成部分
超声波电焊接机的组成部分主要可以分为：
1。
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。
超声波焊接原理和应用
超声波焊接原理：超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。
其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产 。
超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。
新型的15KHz 超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE 、PP 材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。
超声波焊接工艺： 一、超声波焊接：以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。
二、铆焊法：将超声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：借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，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。
一、超声波塑料焊接的相容性和适应性：热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接 。
热塑性塑料 超声波焊接的 相容性示例图表A B S ABS/聚碳 酸酯 合金 （赛聚 甲 醛 丙 烯 腈 丙烯酸系多元共聚物丁 二 烯-苯 纤维素(CA, CAB, CAP) 氟聚 合 物 尼 龙 亚苯基-氧化物为主的树脂（诺里尔） 聚酰胺-酰亚胺（托郎） 聚碳酸酯热塑 性 聚 酯聚乙烯聚 甲 基 戊 烯聚 苯 硫 聚 丙 烯 聚苯 乙 烯聚 砜 聚氯 乙 烯SAN-NAS-ASA注意：表中所列仅供参考,因为熟知的变化可导致结果略有差异.。
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。
超声焊的原理和应用
超声焊的原理和应用1. 超声焊的原理超声焊是一种非常常用的焊接方法，它利用超声波振动产生的热量来进行材料的焊接。
超声波在振动时可以产生黏合热，并且可以在焊接接触点处产生局部加热。
这种焊接方法具有以下原理：•超声波振动效应：超声波是指频率高于人耳可听到的20kHz的声波。
超声波振动时，会在材料的接触面产生剧烈的摩擦和振动，从而产生热量。
•界面结构变化：超声波振动会使得焊接材料的界面结构发生变化，从而增加了焊接接触面积，并且形成了更好的焊接接触。
•塑性变形：超声波振动会在焊接接触点附近产生塑性变形，从而使金属在一个小的区域内发生细微的形变。
•扩散效应：超声波焊接时，焊接接触点的原子会因为振动而发生扩散，从而增加了材料的结合力。
2. 超声焊的应用超声焊具有广泛的应用领域，特别是在电子、汽车、塑料等行业中经常使用。
以下是一些超声焊的应用情况：2.1 电子领域超声焊在电子领域中被广泛应用于电子元件的连接和封装。
例如：•电缆连接：超声焊可以用于连接电缆与插头，实现可靠的电气连接。
•电池制造：超声焊可以用于电池的连接，提高电池的性能和寿命。
•电子元件封装：超声焊可以用于电子元件的封装，保护电子元件免受外界环境的影响。
2.2 汽车工业超声焊在汽车工业中广泛应用于汽车零部件的制造和组装。
以下是一些超声焊在汽车工业中的应用：•汽车灯具制造：超声焊可以用于汽车灯具的焊接和封装，确保灯具的可靠性和密封性。
•汽车仪表盘制造：超声焊可以用于汽车仪表盘的焊接，提高仪表盘的稳定性和耐用性。
•汽车内饰件制造：超声焊可以用于汽车内饰件的焊接和组装，提高内饰件的牢固度和整体质量。
2.3 塑料加工超声焊在塑料加工领域中被广泛应用于塑料制品的生产和加工。
以下是一些超声焊在塑料加工中的应用：•塑料零件制造：超声焊可以用于塑料零件的焊接和组装，提高零件的耐用性和结构稳定性。
•塑料包装材料制造：超声焊可以用于塑料包装材料的焊接和封装，确保包装材料的密封性和保鲜性。
超声波焊接的原理及应用
非焊接区域不发热，易实现自动化等优点, 已 被广泛用于同种材料或不同材料之间的连接。 ❖溶剂粘敷:连接物表面需要处理, 不但费时, 还易造成外观粗糙。 ❖热融接法:焊接质量极差, 工件外观易变形, 尤其是当产品要求密封性好时, 废品率极高。
超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
精品课件
超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
精品课件
超声波焊接的机理
❖ 产热机理
精品课件
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
精品课件
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）
❖ 特殊焊接设计
精品课件
超声波焊接的工艺条件
❖ 点焊
❖ 铆焊
精品课件
超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
精品课件
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
精品课件
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
超声波焊接的原理及应用(5分钟精简版)
融塑料凝固从而使被
焊产品连接在一起。
内容提要
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基本概念 焊接机理 应用方法
应用场合
总结展望
超声波焊接的机理
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
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超声波焊接技术
内容提要
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基本概念 焊接原理 应用方法
应用场合
注意事项
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。
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
和手机吊带的焊接、一次打火机外壳。
超声波焊接的应用
汽车PC转向灯和PMMA/ABS反射器灯具
超声波焊接的应用
汽车炮筒式仪表
超声波焊接的应用
聚合物微器件的超声波焊接键合
超声波焊接的应用
燃气表装配工艺的改进
内容提要
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基本概念 焊接原理 应用方法
应用场合
注意事项
超声波焊接的注意事项
5.1 热阻要达到工件的熔点
5.2 两种工件一定要可熔接 5.3 接缝面积有一定的要求 5.4 超声波焊接机输出功率要衡定 5.5 走出超声焊接机种误区（并不是功率越大 越好） 5.6 超声波焊头结构需要严格检验
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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，有些许保压时间，使其凝固成型，这
超声波焊接的原理和应用
超声波焊接的原理和应用1. 简介超声波焊接是一种利用超声波振动来实现材料焊接的技术。
它是一种无损和环保的焊接方式，广泛应用于塑料、金属和复合材料的焊接领域。
本文将介绍超声波焊接的工作原理和应用。
2. 工作原理2.1 超声波振动超声波是指频率高于20kHz的声波。
超声波振动是通过将电能转换成机械振动来实现的。
使用压电晶体作为振动产生器，当施加电压时，晶体发生共振并产生超声波振动。
2.2 焊接过程超声波焊接的焊接过程包括以下几个步骤：1.清洁表面：将要焊接的材料表面清洁干净，以确保焊接的质量。
2.加热材料：将焊接材料加热至接近熔点。
超声波振动会在材料表面形成高频振动，产生局部热量，使材料加热。
3.压力施加：在材料加热的同时，施加一定的压力使焊接面紧密接触。
压力的施加可以提高焊接强度。
4.压力保持：在一定的时间内保持压力，使材料充分熔合。
5.冷却固化：停止振动和加热，保持压力，使焊接部分冷却和固化。
2.3 焊接效果超声波焊接可以实现高强度的焊接效果，其焊缝强度接近于材料本身的强度。
焊接时产生的热量较少，不会导致材料变形或热裂纹。
同时，焊接速度较快，效率高。
3. 应用领域3.1 塑料焊接超声波焊接广泛应用于塑料制品的焊接。
它可以实现不同塑料材料的焊接，并且焊接强度高、密封性好。
在汽车制造、电子产品制造等领域，塑料焊接是一个必不可少的工艺。
3.2 金属焊接尽管超声波焊接一般用于塑料焊接，但它也可以用于金属焊接。
超声波焊接可以实现多种金属材料的焊接，如铝、镁和钛合金等。
它在汽车、航空航天等领域的金属焊接应用中具有广阔的前景。
3.3 复合材料焊接超声波焊接还可以应用于复合材料的焊接。
复合材料由于具有复杂的结构和各向异性的特性，传统的焊接方法往往无法实现。
而超声波焊接可以在不破坏材料结构的情况下，实现复合材料的有效焊接。
3.4 其他应用领域除了上述应用领域，超声波焊接还可以应用于医疗器械、电缆连接、电池制造等领域。
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工艺条件
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实际应用
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前景展望
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经验学习
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
❖ (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
❖ 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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经验学习
4
经验学习
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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经验学习
内容提要
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基本概念
Hale Waihona Puke 2焊接机理3
工艺条件
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当前应用
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总结展望
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经验学习
超声波焊接的机理
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高分子材料 超声波焊接技术
分1 黄浩
经验学习
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经验学习
内容提要
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基本概念
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焊接原理
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工艺条件
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当前应用
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总结展望
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经验学习
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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经验学习
超声波焊接的基本概念
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经验学习
超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
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经验学习
超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
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经验学习
超声波焊接的机理
❖ 产热机理
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经验学习
内容提要
1
基本概念
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焊接机理
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工艺条件
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当前应用
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总结展望
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经验学习
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）
❖ (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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经验学习
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
❖ 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、
非焊接区域不发热，易实现自动化等优点, 已 被广泛用于同种材料或不同材料之间的连接。 ❖溶剂粘敷:连接物表面需要处理, 不但费时, 还 易造成外观粗糙。 ❖热融接法:焊接质量极差, 工件外观易变形, 尤 其是当产品要求密封性好时, 废品率极高。
❖ PC，PS，SAN，ABS，PMMA
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经验学习
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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经验学习
超声波焊接的工艺条件
❖ 制品厚度
❖ 焊接压力
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经验学习
超声波焊接的工艺条件
❖三、焊线设计
❖ 能量引导
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经验学习
超声波焊接的工艺条件
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经验学习
超声波焊接的工艺条件
❖ 焊件自准
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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经验学习
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。
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经验学习
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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经验学习
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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经验学习
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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经验学习
超声波焊接的机理
❖ 应变能与周期温升
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经验学习
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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超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
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内容提要
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基本概念
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焊接原理
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工艺条件
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当前应用
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经验学习
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
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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经验学习
欢迎提问！
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经验学习
超声波焊接的应用
❖ 汽车炮筒式仪表
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经验学习
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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经验学习
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
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经验学习
内容提要
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基本概念
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焊接原理