超声波焊接机焊接工艺 IQ方案与报告
超声波焊接工艺参数的设定
超声波焊接工艺参数的设定Hessen was revised in January 2021超声波焊接工艺参数的设定超声波焊接的工艺参数设定包括超声波焊接功率、超声波频率、超声波振幅、超声波焊接压力、超声波焊接时间等。
l. 超声波的频率超声波焊接的工作频率通常在15-40kHz,对低频反应较差的材料,如PvC、PE等可以使用高频进行焊接,这可以减少对材料的损坏。
高频的超声波能量传递集中,对于一些精细的零部件可以使用高频的超声波进行焊接。
超声波焊接时,由于负载的变化会造成超声波设备的失谐现象,使焊接强度下强。
一般情况下,焊接机的工作频率确定后,需要保持声学系保持谐振。
下面的方程可以描述超声波的功率:P=μSnv=-2Aω/π=4usaf式中P超声功率;F静压力;S焊点面积;v相对速度;A振幅;μ一摩擦因数;w为角频率;f为振动频率。
2.超声波振幅在较大的工作频率和振幅下进行焊接,可以减少焊接时问,提高工作效率。
对于不同的材料都存在一个最佳的焊接振幅如表l所示。
超声波焊接20μm的振幅较小,通常建议使用40μm的振幅,因为过大的振幅常会使超声波电源疲劳损坏,所以超声波的振幅要求与超声波电源匹配一致。
3. 超声波焊接时间焊接时间指焊接过程中发出超声波能量的时间。
焊接时间过短,能量不够,并不能造成可靠的焊接结。
随着焊接时间的增加,能使焊件吸收更多的能量,焊接面的温度会提高,焊合面积也会增大,焊接熔深增加,这样焊接强度也会增加[22-24]。
然而,过长的焊接时间,会导致焊接位置材料熔化过多并造成较多的溢料。
这些熔料在焊合区域流动是有方向性的,所以过多的熔料流动会造成强度的下降。
另外,过长的焊接时间会造成焊件温度过高,造成焊件烧化和降解,使焊件表面造成焊痕,造成过焊,使强度下降。
焊接时间过长,能量过多会造成熔化层温度过高,被焊塑料变色、分解、脆化;而且焊接边缘应力集中,焊接表面出现压痕。
所以为了得到较高的焊接强度,必须要选择合适的超声波焊接时间,过短和过长都会造成焊接强度的下降。
超声波焊接技术
超声波金属焊接技术详解定义：超声波金属焊接利用高频振动波传递到需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
原理：超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将机械能转变为内能、形变能及有限的温升。
两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接。
在超声焊接过程中，换能器把高频电信号转化为超声振动信号，高频振动通过焊接工具头传递到待焊金属表面，界面金属氧化膜在一定的压力和超声振动的剧烈摩擦作用下破碎，界面洁净金属接触并在摩擦和超声软化的共同作用下，进一步产生塑性流动和扩散使连接面积逐渐增大最终形成可靠的连接。
系统组成：一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器/换能器/变幅杆/焊头三联组/模具和机架。
超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40KHz电能。
被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。
焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将需要焊接的部件区域熔化。
焊接过程：过渡阶段为清除焊件表面膜和氧化物的短暂过程，稳定阶段为界面产生相互扩散并使相互扩散稳定的过程。
在过渡阶段，焊件表面氧化物膜由于强烈磨擦作用破碎，此时磨擦为主要热源，工件温度升高使工件材料屈服强度降低，有利于工件表面氧化膜破碎及发生塑性变形，对接头形成有重要作用。
稳定阶段，金属接触表面变得平滑后摩擦作用减弱，热量由于产生塑性变形而在焊接界面聚集，在此过程中的热量是由工件的塑性变形过程产生，工具头施加的压力致使界面原子之间产生作用力而形成的金属连接过程。
工艺参数的影响：超声金属焊接过程的主要工艺参数有焊接压力、焊接能量/时间、工具头振幅和工具、头齿纹与尺寸等。
超声波焊接工艺参数的设定
超声波焊接工艺参数的设定1.超声波频率：超声波焊接的频率通常在20kHz至70kHz之间。
不同的频率对焊接结果和效率会有影响。
高频率可以提高焊接效率，但需要用更高的功率和更小的焊接角度。
低频率可以提高焊接强度，但对于小尺寸部件可能不适用。
因此，合理选择合适的频率对于实现理想的焊接效果至关重要。
2.焊接压力：焊接压力是指超声波焊接过程中施加在焊接接头上的压力。
适当的焊接压力可以确保焊接接头良好的接触，同时避免过大的压力引起材料损坏。
一般来说，焊接压力应根据具体的焊接材料和接头形状进行调整，以达到最佳的焊接效果。
3.超声波振幅：超声波振幅是指超声波产生的振动幅度。
适当的振幅可以提高焊接质量和效率。
通常情况下，振幅应根据焊接材料和接头形状进行调整。
过大的振幅可能导致焊接接头变形，过小的振幅则可能无法达到理想的焊接效果。
4.焊接时间：焊接时间是指超声波焊接过程中的持续时间。
焊接时间的设定应根据具体情况来确定。
如果时间过长，可能导致材料热损失过多，焊接效果不理想。
而时间过短，则可能导致焊接接头未能完全熔融，从而影响焊接强度。
5.焊接温度：焊接温度是指超声波焊接过程中产生的热量，它主要取决于材料的熔点和焊接功率。
在超声波焊接中，温度的设定非常重要。
过高的温度可能使材料熔融过度，导致接头的变形和破损。
过低的温度则可能导致焊接效果不佳。
6.超声波功率：超声波功率是指超声波焊接设备产生的电功率。
超声波功率的设定直接影响焊接质量和效率。
过高的功率可能导致材料熔融过度，过低的功率则可能无法达到理想的焊接强度。
因此，合理调整超声波功率对于实现良好的焊接结果非常重要。
7.材料选择：总结：超声波焊接工艺参数的设定是实现理想焊接效果的关键。
合理选择超声波频率、焊接压力、振幅、时间、温度和功率等参数，以及合适的材料选择，可以确保焊接接头的质量和强度。
此外，根据具体的焊接要求和实际情况进行调整和优化，将有助于提高焊接效率和生产效果。
超声波焊接技术
超声波熔/焊接技术超聲波焊是一種快捷，乾淨，有效的裝配工藝，用來裝配處理熱塑性塑膠配件，及一些合成構件的方法。
目前被運用於塑膠製品之間的粘結，塑膠製品與金屬配件的粘結及其它非塑膠材料之間的粘結.它取代了溶劑粘膠,機械固定及其它的粘接工藝,是一種先進的裝配技術. 超聲波焊接不但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果.超聲波的優點：1，節能2，無需裝備散煙散熱的通風裝置3，成本低,效率高4，容易實現自動化生產焊接機的工作原理超聲波焊接裝置是通過一個電晶體功能設備將當前50/60Hz的電頻轉變成20KHz或40KHz的電能高頻電能，供應給轉換器。
轉換器將電能轉換成用於超聲波的機械振動能，調壓裝置負責傳輸轉變後的機械能至超聲波焊接機的焊頭。
焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產品的一種聲學裝置. 振動通過焊接工作件傳給粘合面振動磨擦產生熱能使塑膠熔化，振動會在熔融狀態物質到達其介面時停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產生個強分子鍵，整個週期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強度卻接近是一塊連著的材料.焊接：指的是廣義的將兩個熱塑性塑膠產品熔接的過程。
當超音停止振動時，固體材料熔化，完成焊接。
其接合點強度接近一整塊的連生材料，只要產品的接合面設計得匹配，完全密封是絕對沒有什麼問題的，碟合：熔化機械鎖形成一個材質不同的塑膠螺栓的過程。
嵌入：將一個金屬無件嵌入塑膠產品的預留孔內。
具有強度高，成型週期短安裝快速的優點,類似於模具設計中的嵌件.彎曲/生成音波將配件的一部分熔化再組成一個塑膠的突起部位或塑膠管或其他擠出配件。
這種方式的優勢在於處理的快速，較小的內壓，良好的外觀及對材料本性的克服。
點悍點焊是對沒有預留也或能源控制的兩個熱塑塑膠元件的局部焊接。
點焊也能產生一個強有力的粘合構造，尤其適合一些大型配件、有突起的塑膠片或澆注的熱塑塑膠以及那些結構複雜、難以進入接合面的產品。
剪切切和封口一些有序与无序的热塑材料的超音波工艺。
超声波焊接工艺
咬花导熔面
咬花导熔面主要用于增强熔接强度, 如下图所示
防水的导熔线结构
防水的导熔线结构主要用于增加气密密封性圈, 如下图所示,
剪切型熔接面
剪切型熔接熔接过程是, 首先熔化开始接触的小面积 材料, 然后沿着壁面继续垂直向下而有控制的导引到 工件里头去。如图所示
剪切型熔接面
剪切型熔接的优点: 1.熔接强度高，气密性好。 2.适合所有的塑胶材料，特别是具提早固体特性的半
凸出材料, 它的的基本作用是聚集能量, 使之可以尽
快达到熔解的温度, 从而得到更好的熔接效果。导熔
线的基本设计如下图所示, 实际应用时可根据具体要
求改变。
非结晶聚合物
半结晶聚合物
超声波熔接结构设计—— 导熔线
导熔线的优点主要有:
1.增加熔接强度
2.减少溢胶
3.减少熔接时间
4.需要较小的振幅
超声波熔接应避免以下的设计
焊很头容与易超工导声件致的表波接面触伤熔面痕接积。越设大越计好中, 如应果小注于意熔接的区域问的题面积, 会
超声波熔接设计中应注意的问题
远场与近场熔接 近场熔接指的是熔接面距离焊头接触面的位置在
6.356mm以内, 大于6.356mm的称为远场熔接。一般尽 可能避免远场熔接
导熔线的设计主要有以下几种:
阶梯型导熔线-Step Joint
阶梯型导熔线主要用于外观上需要精确对位以及不溢 胶的设计
沟槽型导熔线- Tongue & Groove
沟槽型导熔线主要用于双边不溢胶且能提供对位的功 能设计, 其也具备一定的防水功能。
十字交叉型导熔线-Criss-Cross
十字间交断叉式型导熔线是一组导熔线相互垂连直续交式叉, 能缩 短熔接时间, 减少熔接功率, 增加熔接强度, 但是容 易产生段差及溢胶
《超声波焊接工艺》课件
超声波频率：影响焊接 效果，需选择合适的频
率
焊接时间：影响焊接效 果，需控制焊接时间
焊接温度：影响焊接效 果，需控制焊接温度
环境因素：影响焊接效 果，需控制环境因素
焊接设备：影响焊接效 果，需选择高质量的设
备
07
超声波焊接技术的发展趋势与展望
超声波焊接技术的国内外研究现状
国内研究现状：超声波焊 接技术在国内得到了广泛 应用，主要集中在汽车、 电子、医疗等领域。
超声波发生器：产生高频超 声波
工件：需要焊接的工件
冷却系统：冷却焊头和工件， 防止过热损坏
控制系统：控制超声波发生 器、换能器、焊头等部件的
工作状态
超声波焊接设备的分类
按照功率分类：大功率、中功率、小功率 按照频率分类：低频、中频、高频 按照结构分类：单头、双头、多头 按照用途分类：通用型、专用型、特殊型
培训与教育：对操作人员 进行培训，提高焊接质量 意识和技能水平
超声波焊接质量影响因素及改进措施
超声波功率：影响焊接 强度，需调整至最佳功
率
焊接压力：影响焊接质 量，需调整至最佳压力
焊接材料：影响焊接效 果，需选择合适的材料
操作人员技能：影响焊 接质量，需提高操作人
员技能
质量检测方法：影响焊 接质量，需选择合适的
汇报人：PPT
超声波焊接的应用范围
电子行业：如电路板、电子元器件 等
汽车行业：如汽车零部件、内饰件 等
医疗行业：如医疗器械、医疗耗材 等
食品行业：如食品包装、食品容器 等
航空航天：如航天器零部件、航空 器零部件等
纺织行业：如纺织品、服装等
03
超声波焊接设备
超声波焊接设备的组成
超声波焊接设计
超声波焊接设计一、何谓超声波焊接？在进行超声波振动的同时施加压力，使要结合的塑料产品的一部分因摩擦产生热量软化，焊接在一起的方法。
二、超声波焊接接合部的接合形状方式1、斜面接合（1）、斜面接合的特点：该接合是利用斜面以达到完全的面接合。
由于可获得均一的热能及较大的焊接面积，故焊接强度高，气密性好。
（2）、斜面接合设计时的注意事项•接合部的倾斜角度越大则焊接面积也就越大，但由于结合面不易产生滑动，故需要较大的能源。
另一方面，当倾斜角为锐角时，在焊接时会形成压入状态，并因打开接合部而引起变形、降低了融化密合性等，有可能引起不良问题的发生。
在设计是我们必须考虑到成型品的厚度，一般成品厚度应设定在30～60的范围内。
•将要进行焊接的二个成型品在组合时，确定纵向与横向的焊接深度是尤为重要的。
虽然所设定的尺寸会因使用塑料的等级与性能要求而异，但纵向与横向的设定标准则为0.4～0.7mm左右。
•为了确保焊接时嵌接状态的稳定性，尽可能地将接合部设计的大一点。
实际上成型品的间隙设计的大则不会发生晃荡，且不能有压入。
单侧设定为0.05mm左右为最佳。
•为了达到焊接后的制品尺寸（进入量）的稳定，必须设有浇口塞。
设定位置为可软化焊接的位置。
•若想防止在焊接时发生融化飞边时，最好能设有飞边滞留。
（3）、斜面接合设计案例，以及该接合形状的焊接强度例。
2、逐次接合（1）、逐次接合的特点：属于剪切焊接，由振动方向的面接触结合部获得均一的热量，其气密性、焊接强度都十分良好。
但是，焊接后所产生的飞边会滞留在表面，特别是不允许有飞边产生时，一定要注意。
（2）、逐次接合设计时的注意事项•接合部倾斜角度的考虑方法斜面接合一样。
同时也要考虑到成型品的厚度，我们希望设定在40～50的范围内。
•焊接深度含倾斜部分的设定一般为纵向1.0～1.2mm，横向0.3～0.5mm左右。
当纵向的焊接深度发生变化时其焊接强度也会发生变化，焊接量过大的话在焊接时容易产生飞边，由此引发出破裂、气密不良等问题。
超声波探伤焊接实训报告
一、实训目的1. 了解超声波探伤的基本原理、设备、操作方法及检测标准；2. 掌握超声波探伤在焊接质量检测中的应用；3. 提高焊接质量，确保产品安全可靠。
二、实训设备与材料1. 超声波探伤仪：CTS-22型2. 探头：2.5P1016K2.53. 试块：RB-24. 被检测材料：Q345钢三、实训过程1. 熟悉超声波探伤仪首先，我们学习了超声波探伤仪的基本结构、工作原理、操作方法及注意事项。
超声波探伤仪主要由发射器、接收器、显示器、控制单元等组成。
在实训过程中，我们了解了各个部件的功能及操作方法，并进行了实际操作。
2. 掌握超声波探伤操作（1）将被检测材料放置在试块上，确保耦合良好；（2）调整探伤仪的参数，如探头频率、灵敏度、扫描速度等；（3）在探伤仪上设置合适的检测速度，确保探伤过程中探头与被检测材料的相对速度；（4）按照检测标准，对被检测材料进行扫描，观察示波屏上的波形，分析缺陷；（5）记录检测结果，对缺陷进行标注。
3. 超声波探伤在焊接质量检测中的应用（1）检测焊缝：通过超声波探伤可以检测焊缝中的各种缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等，确保焊缝质量；（2）检测焊缝热影响区：可以检测焊缝热影响区中的缺陷，如裂纹、未熔合等；（3）检测材料内部缺陷：可以检测材料内部缺陷，如夹杂物、空洞等。
四、实训成果与分析1. 通过实训，我们掌握了超声波探伤的基本原理、设备操作及检测标准；2. 学会了如何根据检测波形分析缺陷，提高了焊接质量；3. 发现了被检测材料中的部分缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等，为后续的焊接工艺改进提供了依据。
五、实训心得体会1. 超声波探伤技术在焊接质量检测中具有重要意义，可以提高焊接质量，确保产品安全可靠；2. 掌握超声波探伤操作方法及检测标准，是焊接专业学生必备的技能；3. 在实训过程中，要注重细节，严格按照检测标准进行操作，确保检测结果准确；4. 超声波探伤技术在实际生产中的应用非常广泛，我们需要不断学习、实践，提高自己的专业技能。
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报告名称：超声波焊接机IQ确认方案和报告
设备型号：KEB-1526 设备编号：FH-SB005
方案编号：EQP-ED-003 版本号：01
1. 目的Objective
证明超声波焊接机，型号：KEB-1526,编号:FH-SB005的安装符合公司规范及供应商的建议。
2. 设备描述
该超声波焊接机设备工作原理是利用工件接合面间高频率振动摩擦，使分子间急速产生热量，此
时热量足够熔化工件时，停止发振，通过空气压力，使其凝固成型，达到焊接目的;
3.职责Responsibility
4. IQ确认内容
4.1 设备信息确认
4.1.1 验证目的：检查设备是否满足采购要求
4.1.2 验证依据：合同
4.1.3 验证方法：核实设备相关资料
4.1.4 验证内容：
验证结果
确认人/日期：复核人/日期：
4.2设备资料检查
4.2.1验证目的：检查设备是否满足合同内的要求，文件完整性等
4.2.2 验证依据：合同、供应商的随机文件
4.2.3 验证方法：核实设备相关资料
4.2.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.3 安装环境条件确认
4.3.1 验证目的：确认设备工作环境的符合性
4.3.2 验证依据：
➢JGJ71-90 《洁净室室验收及验收规范》;
➢GB50073-2001《洁净厂房设计规范》;
➢YY0033:2000《无菌医疗器具生产管理规范》
4.3.3 验证方法：
4.3.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.4 计量器具校准确认
4.4.1 验证目的：确认设备附属量具均经过校验并在有效期内
4.4.2 验证依据：设备附属量具校验证书
4.4.3 验证方法：目视
4.4.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.5 设备安装及公共系统连接确认
4.5.1 验证目的：确保设备安装准确
4.5.2 验证依据：按照图纸及说明书
4.5.3 验证方法：测量并确认
4.5.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.6 设备安全确认
4.6.1 验证目的：确保设备安全装置有效
4.6.2 验证依据：参照说明书
4.6.3 验证方法：运行并确认
4.6.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.7 设备开关机确认
4.7.1 验证目的：确保设备开关机有效
4.7.2 验证依据：参照说明书
4.7.3 验证方法：运行并确认
4.7.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.8设备报警确认
NA
4.9设备参数及功能确认
4.9.1 验证目的：确保设备参数及功能符合要求
4.9.2 验证依据：参照说明书
4.9.3 验证方法：运行并确认
4.9.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：4.10 设备软件确认
NA
4.11 设备试运行确认
4.11.1 验证目的：确保设备及相关辅助设备能够正常使用
4.11.2 验证依据：按照设备验收规定
4.11.3 验证方法：目视，能够正常运转，满足生产需求
4.11.4 验证内容：
验证结果：
确认人/日期：复核人/日期：5.验证结果
6. 结论：
凯尔博超声波焊接机设备，型号KEB-1526, 该设备安装符合供应商及我公司的要求，IQ确认通过。
7. 报告批准：。