电阻焊、超声焊接、LPM介绍
超声焊接原理
超声焊接原理超声焊接是一种利用超声波在工件表面产生局部高温，通过材料的塑性变形和扩散结合来实现焊接的方法。
它是利用超声振动的作用，使焊接界面产生相对运动，利用材料的塑性变形和扩散结合来实现焊接的一种焊接方法。
超声焊接主要用于金属和塑料等材料的焊接，广泛应用于汽车、电子、航空航天等行业。
超声焊接的原理主要包括超声振动、摩擦加热和塑性变形三个方面。
首先，超声振动是指通过超声波发生器产生的高频振动，传递给焊接头，焊接头再将振动传递给工件表面，使工件表面颗粒产生微小的振动，从而产生摩擦热。
其次，摩擦加热是指工件表面颗粒由于超声振动产生的摩擦力，使工件表面颗粒之间产生热量，达到局部高温的目的。
最后，塑性变形是指在局部高温的作用下，材料发生塑性变形，形成金属流，填充焊接接头间的空隙，最终实现焊接。
超声焊接的优点主要包括焊接速度快、能耗低、焊接接头强度高、焊接过程无需添加外部焊剂等。
首先，焊接速度快是由于超声振动的作用，使得焊接过程中局部高温快速达到，从而大大缩短了焊接时间。
其次，能耗低是指超声焊接过程中，焊接头只在焊接接头处产生热量，减少了能量的浪费。
再者，焊接接头强度高是由于超声焊接过程中，焊接接头处产生的塑性变形，使得焊接接头的强度大大提高。
最后，焊接过程无需添加外部焊剂是指超声焊接过程中，不需要额外的焊接材料，减少了对环境的污染。
然而，超声焊接也存在一些局限性，如焊接材料的选择范围较窄、焊接头设计和加工难度较大等。
首先，焊接材料的选择范围较窄是由于超声焊接对材料的要求较高，只有一些特定的金属和塑料材料才能进行超声焊接。
其次，焊接头设计和加工难度较大是指超声焊接头的设计和加工需要考虑到焊接过程中的超声振动传递和焊接接头的形成，这对焊接头的设计和加工提出了较高的要求。
总的来说，超声焊接作为一种高效、环保的焊接方法，具有广阔的应用前景。
随着科技的不断进步，超声焊接技术也将不断完善和发展，为各行各业的发展提供更加可靠的焊接解决方案。
超声波焊接技术概述
超声波焊接技术概述超声波焊接是一种常用于塑料焊接的先进技术。
这种技术通过高频振动的超声波，将焊接部分的塑料材料加热至临界温度，然后使其迅速冷却固化，从而实现材料的焊接。
超声波焊接的原理是利用超声波振动产生的高频机械能，将其转化为热能。
具体来说，焊接部分的塑料材料放置在焊接头之间，然后施加一定的振动频率和振幅。
当超声波通过焊接头传递到塑料材料时，振动会使塑料分子摩擦碰撞，从而生成热量。
热量的积累会使温度升高，直至达到塑料的熔融温度。
此时，超声波停止振动，焊接头压力使熔化的塑料材料迅速冷却并固化，形成一个坚固的焊接接头。
超声波焊接技术具有许多优点。
首先，焊接速度快。
相比传统的热板焊接或热空气焊接，超声波焊接的热量传递更快，焊接时间更短，从而提高了生产效率。
其次，焊接过程中无需使用明火或显著增加材料温度，减少了焊接部分的变形和热损伤。
此外，超声波焊接具有良好的焊接强度和密封性，能够实现高质量的焊接效果。
超声波焊接技术广泛应用于各种塑料制品的生产过程中。
例如，塑料容器、电子产品外壳、汽车零部件等。
此外，超声波焊接还可以用于不同材料的焊接，例如塑料与金属的焊接。
这种多功能性使得超声波焊接成为许多行业的首选焊接方法。
然而，超声波焊接技术也存在一些限制和挑战。
首先，焊接部分的形状和尺寸对焊接质量有较大影响。
较复杂的形状和较大的尺寸可能会导致焊接接头不均匀或焊接强度不足。
其次，不同塑料材料的焊接特性不同，需要根据具体材料进行合适的超声波焊接参数设置。
最后，由于超声波焊接设备和工艺的高成本，适用于小批量或高要求产品的生产。
总体而言，超声波焊接技术凭借其高效、高强度和高质量的优点，在各个领域得到广泛应用。
随着科技的不断进步和发展，超声波焊接技术有望进一步改进和完善，以满足不同产业对于焊接质量和效率的需求。
超声波、电阻焊及锡焊
能量: Q = RI2T
电流I : 机器输出, 时间T:参数设定
电阻R :取决于母材
I
电极
电极
优点：
1）不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氢等焊接材料，焊接 成本低。
上的锈迹，油污，灰尘等影响焊接质量的杂质。 2）焊接过程中焊剂是必不可缺的。 3）焊剂和焊锡在焊接过程中会释放有毒气体，环保性差。 4）焊接过程中，表面容易氧化。
在一定压力下两工件作相对高频率机械振动
压力
振动
第一步:破碎氧化层
第二步:两工件之间原子扩散
第三步:形成真正意义上的
稳定的金属共晶
2）超声焊与电阻焊方法比较，模具寿命长，模具整修与替代时间少， 而且易于实现自动化
3）处理超声焊接无需助焊剂、金属填料、外部加热等外部因素 4）不需任何助焊剂、气体、焊料。 焊接无火花，环保安全 缺点：
焊接金属件不能太厚，钢材料不能焊接。
超声波焊接 vs. 电阻焊接、锡焊接
比较常见的金属焊接工艺：
1）锡焊接：锡焊是利用低熔点的金属焊料加热熔化后， 渗入并充填金属件连接处间隙的焊接方法。因焊料 常为锡基合金，故名。常用烙铁作加热工具。
2）电阻焊接：电阻焊(resistance welding)是将被焊工件压 紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件 接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔 化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法
2）生产率高，且无噪声及有害气体。
缺点：
1）焊接时有火花喷溅，需要隔离。 2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板焊接熔核
超声波焊接与电阻焊接的区别
原理：
电阻焊：
焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热使得焊接工件表面融化从而达到焊接的目的的焊接方法称为电阻焊。
超声波：
利用高频振动产生的能量，将同种或异种金属，在适当压力下通过冷磨及水平运动把材料表面分子相相互渗合，达到焊接的目的的焊接方法成为超声波金属焊接。
电阻焊：
根据电阻焊的原理，电阻焊主要靠电流流过产生电阻热来熔接，所以其适用的材料主要为可以导电的金属材料，如：含铁，铜，铝等材料。
最主要为不锈钢。
铜铝等高导热性的金属材料厚度增加后就比较难焊了。
超声波：
根据超声波原理，靠焊接工件的高速摩擦产生分子渗透达到焊接目的，所以只要固体的金属基本上都可以焊，比如：
铝，铜，金银等，但不包含太硬或者太软的金属，太硬如不锈钢，基本焊不了；太软如锡也焊不了。
主要原因为都抓不牢。
含铁物质铜铝金银
电阻焊: 优差差差
超声波: 差优优优。
精密电阻焊接的基础知识
精密电阻焊接的基础知识一、精密电阻点焊使用金属材料制作零件的场合，有许多时候都需要将材料切断成规定的尺寸，再将其连接起来。
连接材料的方法有利用铆钉进行机械连接和利用焊接进行冶金连接以及利用超声波进行物理连接。
电阻点焊是利用冶金的方法将金属材料高效率地经济地连接起来的一种方法。
因此在产业界被广泛地使用。
我们将精密小型工件的电阻焊接称之为精密电阻点焊。
米亚基公司源源不断地开发出各种超小型、可高密度安装化的新型精密电阻点焊机，取代了以往的锡焊、铆接等金属连接工艺。
精密电阻点焊机是最适合用于小型的、性能要求高的电子部品，以及精密机械工业中的小型部品的组装。
电阻焊接的原理利用焦耳热进行焊接Q=0.24I2Rt=0.24IEt(cal)…①公式①如下图所示，工件在上下电极间被加压，通电，进行电阻焊接。
焊接部的电阻为R（Ω），焊接电流为I(A)，通电时间为t(sec）时，根据公式①焊接部发热。
因此焊接部的温度上升，产生熔融。
图1二、电阻点焊的5大要素1、电流2、时间3、加压力4、电流密度（电极先端直径）5、电极材料上述要素与发热量Q及发热位置有关系，也就是说点焊时影响焊接效果的因素有：电流I、通电时间t、接触电阻R、电流密度（电极先端）和电极材料。
接触电阻R随着加压力的增大而降低。
以上要素被称为电阻点焊的五大要素。
接触电阻工件表面生成的氧化薄层引起的电阻（表皮电阻）和由于电流的流通截面引起的电阻（集中电阻)。
图2上图中，R2,R4……材料自身的电阻；R3……上下工件之间的电阻；R1,R5，……电极与工件之间的电阻。
接触电阻是指R1、R3、R5。
三、电极的作用1．导通大电流。
2．施加压力。
3．提高焊接点的冷却效果。
4．稳定电流密度。
电极具有以上的作用，这里解释一下与品质管理有关的电流密度。
电流密度是指单位横截面中的电流值。
如果将电流密度一直保持稳定，就能防止焊接不良。
由于要导通大电流（电极作用1)，电极顶端会发热；又由于要加压会使电极顶端变宽，电流密度变小，因此，随着焊接次数的增多，焊核会变小（焊接不良）因此在焊接品质管理中电极的管理（进行一定次数的焊接后更换或修磨电极）就变得非常的重要。
超声焊接技术
超声焊接技术1. 简介超声焊接技术是一种利用超声波振动和热塑性材料的相互作用产生摩擦热来实现材料的连接的技术。
它具有焊接速度快、焊接强度高、无需使用外加焊接材料等优点，广泛应用于汽车制造、电子设备制造、医疗器械制造等领域。
2. 工作原理超声焊接技术的工作原理是利用超声波的振动产生的高频摩擦热，将被焊接的两个部件表面加热至熔点以上，然后通过施加一定的压力使两个部件接触并形成焊接接头。
超声波的振动频率通常在20kHz到70kHz之间，振幅一般为10μm到100μm。
具体的焊接过程如下： 1. 将需要焊接的两个部件放置在焊接头下方，使其接触。
2. 施加一定的压力，使两个部件紧密贴合。
3. 发送超声波，产生振动。
4. 振动产生的摩擦热使两个部件的接触面温度升高。
5. 当温度升高到熔点以上时，材料开始熔化。
6. 停止振动，保持压力，使熔化的材料冷却固化，形成焊接接头。
3. 焊接设备超声焊接设备主要由以下几个部分组成： - 超声振动系统：用于产生超声波振动，通常包括超声换能器、振动堆等。
- 控制系统：用于控制超声振动系统的工作参数，如振动频率、振幅、压力等。
- 焊接头：用于传递超声波振动和施加压力，通常由钛合金制成，具有良好的耐磨性和导热性能。
- 夹具系统：用于固定被焊接的部件，保证焊接过程中的稳定性和精度。
4. 焊接材料超声焊接技术适用于热塑性材料的焊接，如聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯等。
这些材料具有良好的可塑性，在受热后能够熔化并形成牢固的焊接接头。
5. 应用领域超声焊接技术在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面： - 汽车制造：用于汽车零部件的焊接，如车灯、仪表盘等。
- 电子设备制造：用于电子元器件的焊接，如电路板、连接线等。
- 医疗器械制造：用于医疗器械的焊接，如输液器、注射器等。
- 包装行业：用于包装材料的焊接，如塑料袋、瓶盖等。
6. 优缺点超声焊接技术相比传统的热熔焊接技术具有以下优点： - 焊接速度快：焊接时间通常在几百毫秒到几秒之间，比传统焊接技术快数十倍。
什么是电阻焊
什么是电阻焊电阻焊电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。
点焊时，工件只在有限的接触面上即所谓“点”上被焊接起来，并形成扁球形的熔核。
点焊又可分为单点焊和多点焊。
多点焊时，使用两对以上的电极，在同一工序内形成多个熔核。
缝焊类似点焊。
缝焊时，工件在两个旋转的盘状电极（滚盘）间通过后，形成一条焊点前后搭接的连续焊缝。
凸焊是点焊的一种变型。
在一个工件上有预制的凸点。
凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。
对焊时，两工件端面相接触，经过电阻加热和加压后沿整个接触面被焊接起来。
电阻焊有下列优点：1）熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单。
2）加热时间短、热量集中、故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排校正和热处理工序。
3）不需要焊丝、焊条等填充金属，以及氧、乙炔、氩等焊接材料，焊接成本低。
4）操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件。
5）生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其他制造工序一起编到组装线上。
但闪光对焊因有火花喷溅，需要隔离。
电阻焊缺点：1）目前还缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和工件的破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。
2）点、缝焊的搭接接头不仅增加了构件的重量，且因在两板间熔核周围形成夹角，致使接头的抗拉强度和疲劳强度较低。
3）设备功率大，机械化自动化程度较高，使设备成本较高、维修较困难，并且常用的大功率单相交流焊机不利于电网的正常运行。
随着航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展，电阻焊起来越受到社会的重视，同时，对电阻焊的质量也提出了更高的要求。
可喜的是，我国微电子技术的发展和大功率可控硅、整流器的开发，给电阻焊技术的提高提供了条件。
目前我国已生产了性能优良的次级整流焊机。
由集成元件和微型计算机制成的控制箱已用于新焊机的配套和老焊机的改造。
点呢？是像大众讲的那么完美吗？
超声波焊接，激光焊接和电阻焊接的优缺点超声波金属焊接是一种机械处理过程，在焊接过程中，并无电流在被焊件中流过，也无诸如电焊模式的焊弧产生，由于超声焊接不存在热传导与电阻率等问题，因此对于有色金属材料来说，无疑是一种理想的金属焊接设备系统，对于不同厚度的片材，能有效地进行焊接。
焊接优点：1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。
2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。
3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。
4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。
5）、焊接无火花，环保安全。
超声波金属焊接适用产品：1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。
2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。
3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。
4）、电线与名种电子元件、接点、连接器互熔。
5）、名种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。
6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。
7）、金属管的封尾、切断可水、气密。
超声波塑料焊接原理; 当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。
激光焊接只能用于薄板，而薄板对车身强度的贡献是很小的。
连速腾的A、B、C柱也是点焊的。
常用的焊接，都是原子级（注意是原子，金属材料是原子不是分子，请复习高中物理和化学）的融合。
除了钎焊（从广义上的焊接来看，钎焊也可以算是焊接的一种吧，不过钎焊没有原子级的融合）。
激光焊所谓的分子级（其实应该是原子级），难道是用激光把Fe、C等原子一个个地安置在金属晶粒当中？这个除了IBM刻的那世界最小的字母以外，目前还没有谁能做到。
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2、传动装置
a:传动装置 b:支柱 c:底座 （置物台）
传动装置
底座
支柱
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电源
Branson
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三、超声工艺设计及实例
能量导向
典型的能量导向是在将被焊接的一个面上注塑出突起三角形柱。能导向的基本功能是：集中 能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度。在这种导向 中，其材料再部分流向接触面。能量导向是非晶态材料中最常用的方法。
快捷，干净 成本低（不需加溶剂，粘接剂或其他辅助品） 焊接质量好
超声波焊接机的基本工作原理是将20KHz的高压电能利用换能器转换成超声波 的机械振动能，机械振动经振幅调节器(变幅杆,Booster，二级杆）放大经焊头传 递至被加工部件，通过工件表面及内在分子间的磨擦而使传导到接口的温度升高， 当温度达到此工件本身的熔点时，使工件焊接口迅速溶化，继而填充于接口间的空 隙，当振动停止，工件同时在一定的压力下冷却定型，便达成完美的焊接。
剪切接合是一种常見的干涉接合方式 Page (18)
三、超声工艺设计及实例
带有转角的结构
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三、超声工艺设计及实例
超声线的位置
两者的不同之处仅在于A将超声线设计于上盖上。B将超声线设计在下盖上,两者超声效果 一样。
电阻点焊机
• 一 .电阻点焊机的原理 • 二 .电阻焊机介绍 • 三 .碰焊材料分析及用途 • 四.TWS焊接方式 • 五 . 碰焊工艺设计
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一电阻点焊机的原理
原理： 利用电流通过一个或多个工件，令工件在瞬间发热。加在工件上的 焊料会溶化而达成焊接。
焊头： 又叫焊模（上模）Horn, Sonotrode，与换能器（Converter)，振幅调节器(变幅杆,Booster) 相连
将超声波能量传至工件的部件
底座：下模，Nest
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一、超声波焊接原理
超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的技术之一。它利用工件接触面间高频的磨 擦使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工件时，停止超声波振动，此时工件 接触面由熔融面固化，完成加工程序。各种热塑性胶件均可使用超声波焊接处理， 其优点是
超声线（焊接线): 焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式： – 能量导向 – 剪切设计
能量导向： Energy Director， 是一种典型的在将被焊接的一个面注塑出突起三角形柱。能量导向的基本功能是
：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度。在这种导向 中，其材料在部分流向接触面。能量导向是非晶态材料中最常用的方法。TWS 最常用的设计方式
o I=电流, kA
电流
o 热的流失： ê工件 ê电极
o 电阻值 (R) = 内阻值 + 接触阻值
o t=焊接时间，ms
内阻值
RB
1
RB
2
RB
3
RB
4
接触阻值
RC1 RC2 RC3
备注: 散热的速度快 会令 热常数(K)数值减 少
ê夹具
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三碰焊材料分析及用途
碰焊材料电阻值的分类
o 导电性(高): 银，铜，金，铝
o 导电性(中): 黄铜
o 导电性(低): 钼，钨，白金，钢，镍，钛
采用相反定律:
一般情况下焊接导电性高的工件应采用导电性低的电极；而焊 接导电性低的工件应采用导电性高的电极
如果超声设备，超声线设计参数及两零件材料是相同的，那么影响超声质量的就只有超 声线与超声波焊头之间的距离了。
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三、超声工艺设计及实例
当超声线与超声焊头的距离小于6.3mm时，我们称为近场焊，大于6.3mm时，则称为远场焊。 一般来讲，像普通的塑胶材料，超声线和焊头距离越近越好，那样更加容易焊接，但有 些特殊材料则只能使用远场焊来进行焊接，如玻璃，无定形材料。因为使用近场焊容易会 合零件产生裂纹或是其它损坏。
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电阻焊、超声焊接、LPM工艺培训
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目录
1、电阻点焊机工艺介绍 2、超声焊接工艺介绍 3、LPM工艺介绍
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能量导向大小和位置 取决于如下几点：
• 材料 • 塑料件结构 • 使用要求 当使用较易焊接的材料，如聚苯乙稀等硬度高、熔点低的材 料时，建议高度最低为0.25mm。当材料为半晶体材料或高温 混合脂时（如聚乙碳），则高度至少要为0.5mm。当用能量 导向来焊接半晶体树脂时（如乙缩荃、尼龙），最大的连接 力主要从能量导向柱的底盘宽度来获得。
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四TWS焊接方式
串联点焊经路：一回路有二个焊点，常应用于 单面两点点焊。(如电池)
电流源
電流
加压力
加压力
分流回路 溶接回路 Powering Up Your Mobility
工作物 绝缘物
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2、Weld time/焊接时间 3、Hold time/保压时间 4、Trigger Force/触发压力 (lb) 5、Amplitude/振幅 6、Pretrigger/预触发
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五、常见超声不良
1、焊接缝隙大
成功地进行电阻焊取决于下列因素:
形成单向焊接电流 维持电流密度稳定: 焊接电流/电极面积=恒数
电阻焊接中三种常见的变数:
ê 电流 ê 时间
电源供 应器
低电压/高电流
变压器
ê 压力
焊头
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热的方程式:Q = I2RtK
2、溢胶毛边大
3、超伤 4、错位 5、熔接不良
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LPM工艺培训
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工作原理
低压注塑（LPM）热熔胶粘合是利用热熔胶机通过热力把热熔胶熔解，熔 胶后的胶成为一种液体，通过热熔胶机的热熔胶管和热熔胶枪，送到被粘 合物表面，热熔胶冷却后即完成了粘合。大大简化了产品的加工工艺，改 善了产品的可靠性，降低了生产成本，提高了生产效率。.
厚连接片的焊接： 1、厚度0.5mm以上连接片采用打凸点聚集电流，开叉 保持电流流经焊点，避免电流损失，保证焊接质量。 2、焊针直径可使用6-8mm平底焊针，一次完成4-6个 点碰焊，提升效率。
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超声焊接工艺
一、超声波焊接原理 二、超声设备介绍 三、超声工艺设计及实例 四、超声工艺参数 五、常见超声不良
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一、超声波焊接原理
基本术语
超声波： 频率在人耳敏感的听觉范围20Hz-20000Hz内的波叫做声波，超过这个范围的波叫超声波。 塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHz，18KHz，20KHz，40KHz 。
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二、超声设备介绍
超声波焊接设备原理示意图
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二、超声设备介绍
由电源及传动装置两部分组成： a：超声波电源模块
1、电源 b:系统控制器
电极调整要点:
一、电极棒的高度调整
二、电极棒的间距调整
一般为15~30mm
1.2~1.5mm (视电极焊接面积，依需要调整。)
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五碰焊工艺设计
目前TWS的点焊工艺设计分两种
o 厚连接片的焊接
o 薄连接片的焊接
能量导向柱的典型尺寸
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三、超声工艺设计及实例
能量导向的常见形式及应用
Butt Joint With Energy Director
能量导向直径：0.25-0.50mm， 高度：70-90o 适用于较小尺寸，容易焊接的 材料
采用剪切连接的设计，首先是熔化小的和最初接触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到一起时，继续 沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化。如下图所示，这样，可获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面 的熔化区域不会让周围的空气进来。由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用。
剪切连接的熔接深度是可以调节的，深度不同所获得的强度不同，熔接深度一般建议为0.8-1.5mm。当塑 料件壁厚较厚及强度要求高时，熔接深度建议为1.25x壁厚。
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三、超声工艺设计及实例
止口设计
止口的设计尺寸如下图（供参考）
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