超声波焊接工艺
ptfe超声波焊接工艺
ptfe超声波焊接工艺
PTFE（聚四氟乙烯）超声波焊接工艺要点：
①工件准备：清洁待焊PTFE部件表面，确保无油脂、灰尘等污染物；
②夹具设计：定制专用焊接夹具，保证焊缝对正及稳定受压；
③参数设定：根据PTFE厚度、硬度选择适宜的超声波频率（通常15-70kHz）、振幅、焊接时间和压力；
④预热处理：对PTFE进行局部或整体预热，提高材料塑性，降低焊接难度；
⑤焊接实施：将工件置于夹具中，超声波焊头施加恒定压力并产生高频振动，接触面摩擦生热熔融，形成分子间结合；
⑥冷却固化：焊接后保持压力，自然冷却或辅助风冷，使焊缝充分固化；
⑦质量检验：检查焊缝外观、强度、密封性等，确保符合产品要求。
超声波钎焊工艺流程
超声波钎焊工艺流程超声波钎焊呀，这可挺有趣的呢。
一、啥是超声波钎焊。
超声波钎焊就是一种挺特别的焊接方法。
简单说呢，就是利用超声波的能量来帮助完成钎焊的过程。
它和普通的焊接不太一样哦。
普通焊接可能就靠热量或者压力之类的，超声波钎焊多了这个超声波的助力。
就好像给焊接加了个小助手，这个小助手能让焊接的过程更顺利，效果也更好呢。
二、超声波钎焊的前期准备。
1. 材料准备。
那材料可得选好啦。
首先是钎料，就像是连接两个东西的胶水一样重要。
这个钎料得根据要焊接的材料来选，比如说要是焊接金属，那就得选能和这金属很好融合的钎料。
还有被焊接的工件，工件表面得处理干净呀，不能有脏东西、油污之类的。
要是有这些东西在，就像两个人牵手，中间隔了层泥，怎么能握得紧呢？所以得把工件表面打磨光滑，清理得干干净净的。
2. 设备检查。
设备也不能马虎。
超声波钎焊设备有好多部件呢。
要看看超声发生器有没有问题，这可是提供超声波能量的源头呀。
就像人的心脏一样重要，如果它出故障了，整个焊接过程就没法好好进行了。
还有换能器、变幅杆这些部件，都得检查检查，确保它们都能正常工作，就像检查一个人的四肢是不是都能灵活运动一样。
三、超声波钎焊的焊接过程。
开始焊接的时候呀，把选好的钎料放在工件的连接部位。
然后启动超声波设备，这时候，超声波就开始发挥它的魔力啦。
超声波会让钎料和工件的表面产生振动，这种振动可厉害了，它能破坏工件表面的氧化膜。
氧化膜就像一层阻碍焊接的小坏蛋，把它破坏掉了，钎料就能更好地和工件融合在一起了。
在这个过程中，钎料会慢慢地熔化，然后填充到工件之间的缝隙里，就像水流进小缝隙一样自然。
这个时候呀，就感觉像是看着两个小伙伴紧紧地抱在一起，特别有成就感呢。
四、超声波钎焊后的处理。
焊接完成之后，可不能就这么不管了。
得让焊接好的工件冷却下来。
这个冷却过程也得注意，不能太快也不能太慢。
太快的话，可能会让焊接的地方产生裂纹，就像人突然受冷会生病一样。
太慢呢，又会影响生产效率。
极耳超声波焊接工艺
极耳超声波焊接工艺
极耳超声波焊接工艺是一种利用超声波将两个或多个工件焊接在一起的方法。
它主要适用于塑料材料的焊接，可以实现快速、高效、无污染的焊接过程。
该工艺的具体步骤如下：
1. 准备工作：选择合适的超声波焊接设备和工件，确保工件表面清洁无杂质。
2. 设定参数：根据工件材料、尺寸等参数，设定合适的超声波焊接参数，如振幅、频率等。
3. 定位工件：将需要焊接的工件放置于焊接夹具中，并确保工件位置正确。
4. 加热工件表面：通过超声波振动产生的热量，加热工件表面，使其达到熔点。
5. 压合工件：通过焊接头或焊接模具对工件施加压力，使其达到一定的焊接压力。
6. 焊接时间：保持一定的焊接时间，使工件表面熔融并粘接在一起。
7. 冷却工件：停止超声波振动，待工件冷却后，取出焊接好的产品。
极耳超声波焊接工艺的优点包括焊接速度快、焊接强度高、焊接过程无污染、操作简便、无需使用额外的焊接材料等。
它广泛应用于汽车、电子、医疗器械等行业中的零部件焊接。
《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
电芯超声波焊接工艺参数
电芯超声波焊接工艺参数电芯超声波焊接工艺参数电芯超声波焊接是目前锂离子电池生产中常用的一种组装工艺，具有高效、环保、精度高等优点，被广泛应用于电动汽车、无人机、智能手机等领域。
然而，在实际应用中，由于不同材料的组合以及工艺参数的选择不当，容易出现焊接不良、电芯短路等问题。
因此，本文将阐述电芯超声波焊接的工艺参数选择及优化，以帮助电池生产企业提高生产效率、降低生产成本。
一、超声波焊接原理超声波焊接是指利用超声波在物体表面产生的高频振动，将两个或多个工件的接触面瞬间加热，并在压力作用下，使其产生塑性变形，最终形成一个整体。
在电芯超声波焊接中，常用的材料一般为铝、镍、铜等高导电材料和锂铁磷酸、三元材料等高容量材料，焊接质量的好坏直接关系到电芯的性能和寿命。
二、超声波焊接工艺参数1.超声波频率超声波频率是指每秒钟产生的超声波振动次数，单位为赫兹（Hz）。
电池电芯超声波焊接中常用的超声波频率有20kHz、30kHz、35kHz、40kHz等，一般来说，频率越高，焊接质量越好。
但是过高的频率会导致焊接过程中能量的消耗增加，从而严重影响生产效率和焊接成本。
因此，选择合适的超声波频率是非常重要的。
2.焊接压力焊接压力是指加在电芯连接部位上的压力大小，直接决定了焊接时两个工件之间的相对位置。
焊接压力应该根据电池电芯的尺寸和材料的硬度等因素进行调整。
过大的焊接压力容易导致焊接区域压实、变形等问题，影响焊接质量；过小的焊接压力会导致焊接点接触不良，从而产生安全隐患。
3.焊接时间焊接时间是指在一定频率和压力下，焊接过程中所需要的时间，单位为毫秒（ms）。
焊接时间的长短受到多因素的影响，如焊接材料的种类、尺寸、硬度等，一般来说，焊接时间过长会导致焊接区域过热，从而影响电芯性能；焊接时间过短会导致焊接面接触不良，从而影响焊接质量。
4.运动轨迹和速度运动轨迹和速度是指焊接头（工具头）在焊接过程中的运动轨迹和速度。
通常情况下，在焊接过程中，焊接头需要进行左右、上下、前后等方向的运动。
超声波焊接塑料工艺流程
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超声波焊接工艺参数
超声波焊接工艺参数超声波焊接是一种常见的无损焊接方法，广泛应用于汽车、电子、医疗器械等行业。
在超声波焊接过程中，工艺参数的选择对焊接质量起着至关重要的作用。
本文将介绍超声波焊接中涉及的几个重要工艺参数，并详细阐述其影响和优化方法。
1. 超声波频率超声波焊接的频率通常在20kHz至70kHz之间。
频率的选择受到焊接材料的厚度和焊接部件的尺寸影响。
频率较低时，适用于较大材料的焊接，而频率较高时，适用于较薄材料的焊接。
频率过高或过低都会影响焊接质量，因此需要根据具体情况进行优化选择。
2. 超声波振幅超声波振幅是指超声波振动的幅值大小，通常以微米为单位。
振幅的选择直接影响到焊接接头的强度和焊接速度。
振幅过大容易导致焊接材料破裂，振幅过小则影响焊接质量。
因此，在确定超声波振幅时，需要综合考虑焊接材料的性质和焊接部件的形状。
3. 压力焊接过程中施加的压力对焊接接头的强度和密封性有着重要影响。
压力的选择应根据焊接材料的性质和焊接部件的形状来确定。
一般来说，较高的压力可以获得更高的焊接强度，但过高的压力可能导致焊接材料变形或损坏。
4. 焊接时间焊接时间是指超声波作用于焊接接头的时间长度。
焊接时间的选择应根据焊接材料的性质和焊接部件的尺寸来确定。
时间过短可能导致焊接接头质量不达标，时间过长则容易造成焊接材料过热。
因此，需要通过实验和经验总结来确定最佳的焊接时间。
5. 温度超声波焊接过程中产生的摩擦热会使焊接部件的温度升高。
温度的控制非常重要，过高的温度可能导致焊接材料熔化或变形，而过低的温度则影响焊接质量。
因此，在超声波焊接过程中，需要控制好焊接部件的温度，确保焊接质量。
在超声波焊接过程中，以上工艺参数的选择和优化是确保焊接质量的关键。
合理选择超声波频率、振幅、压力、焊接时间和温度，可以获得良好的焊接接头强度和密封性。
此外，还应注意选择合适的焊接头设计和使用适当的焊接材料，以进一步提高焊接质量。
超声波焊接工艺参数的选择对焊接质量至关重要。
焊接工艺的超声波焊接技术要点
焊接工艺的超声波焊接技术要点超声波焊接技术是一种新兴的焊接方法，在工业生产中得到了广泛应用。
本文将详细介绍超声波焊接技术的要点，并分析其在焊接工艺中的重要性。
一、超声波焊接技术简介超声波焊接技术是一种利用高频振动产生的能量来实现金属焊接的方法。
传统的焊接方法通常是通过高温熔化金属来实现焊接，而超声波焊接则是通过高频振动产生的机械能来实现焊接。
这种焊接方法具有焊接速度快、热影响区小、焊接接头牢固等优点，因此在汽车制造、电子设备、医疗器械等领域得到了广泛应用。
二、超声波焊接的工艺要点1. 声波源选择超声波焊接的关键是选择合适的声波源。
常见的声波源包括换能器、声波振动头等。
选择合适的声波源可以提高焊接效率和质量。
2. 材料选择与准备超声波焊接技术适用于焊接各种金属材料，如铝、铜、不锈钢等。
在进行超声波焊接前，需要对待焊接材料进行表面处理，确保其表面干净、无油污等。
3. 焊接参数的调节超声波焊接的质量和效率与焊接参数的设置密切相关。
主要参数包括振幅、压力、焊接时间等。
不同材料和焊接要求需要不同的参数设置，需要根据具体情况进行调节。
4. 焊接接头设计超声波焊接接头的设计对焊接质量至关重要。
合理的接头设计可以确保焊接接头的强度和密封性。
常见的接头形式包括普通接头、搭接接头、凸缘接头等。
5. 焊接设备的选择选择合适的超声波焊接设备对焊接质量和效率起到重要作用。
常见的设备包括超声波焊接机、振幅检测仪等。
根据焊接需求选择适合的设备，并保证设备的正常运行。
三、超声波焊接技术在焊接工艺中的重要性1. 提高生产效率超声波焊接技术具有焊接速度快的特点，可以大大提高生产效率。
与传统焊接方法相比，超声波焊接技术不需要预热，焊接时间短，适用于大批量生产。
2. 降低热影响区超声波焊接技术焊接时只在焊接接头产生热量，其他部分几乎不受热影响。
这种焊接方法可以避免材料的热变形和氧化，降低了焊接接头的应力和变形。
3. 提高焊接质量超声波焊接技术焊接接头强度高、密封性好，可以保证焊接质量。
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❖ 以方便取放工件为宜
❖切记不能将焊头直接接触底模或底板的金 属等硬质材料，很可能会导致换能器的破 坏。
压力
❖ 1.压力过低,会延长焊接时间,使工件表面产生疤痕 ❖ 或质量不佳 ❖ 2.压力过高,会使工件破裂,使界面结合欠佳, ❖ 甚至过载,而终止超声
焊接时间与保压时间
❖ 1.过长的焊接时间,会产生飞边或质量下降,特别是严格密 封的
剪切型熔接面
❖ 剪切型熔接的熔接深度一般为1.25W(壁厚)最小为0.5W 最 大为1.75W，干涉量见下表
超声波熔接设计中应注意的问题
❖ 超声波熔接应避免以下的设计
超声波熔接设计中应注意的问题
焊头与工件的接触面积越大越好，如果小于熔接区域的面积，会 很容易导致表面伤痕。
超声波熔接设计中应注意的问题
❖ 4.振幅 过
振幅的变化因素比较多，就一般来说，振幅的调整可以通
❖
调幅器和焊头的设计来达到
❖ 5.时间 越大
我们可以调整焊接机的焊接时间，时间越长，焊接的能量
❖ 6.保压时间 保压时间是在塑料熔化之后的保持气压的时间，时间越长，
❖
形成的焊点越稳定，变形越小
影响超声波熔接能量的因素
❖ 让我们回顾一下之前的超声波熔接机的工作原理图。
超声波熔接设计中应注意的问题
❖ 其他应考虑的问题： ❖ 1.熔接的部位不得有涂装，电镀等表面处理。 ❖ 2.增加导熔槽，避免溢胶。
案例分析
前盖 PC+玻纤
焊头
镜片 PMMA
超声波熔接的局限性与危害
❖ 超声波虽然有这么多优点，也有它的一些局限性和危害： ❖ 1.对于工件的材料有限制。 ❖ 2.功率不大，限制了熔接的面积。 ❖ 3.目前超音波熔接对超音机的调机技术，以及超音波操作
粘接工艺是一种先进的装配技术！超声波熔接不但
有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果。
超声波熔接的优点
❖ 1.节能环保 ❖ 2.无需装备散烟散热的通风装置 ❖ 3.成本低,效率高 ❖ 4.容易实现自动化生产 ❖ 5.焊接强度高，粘接牢固 ❖ 6.焊点美观，可实现无缝焊接，防潮防水，气密性好
超声波熔接的工作原理
种结构，剪切的结构就相对比较难以控制。
超声波熔接结构设计—— 导熔线
❖ 导熔线是在两个熔接面之一上形成一条三角形的凸出 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
影响超声波熔接能量的因素
❖ 由前面的公式中我们可以看到影响超声波熔接的能量的因素有哪些。其具体表现 有哪些呢？
❖ 1.气压 大
我们可以通过调压阀来调整，一般来说气压越大，能量越
❖ 2.下降速度 超声波熔接机上有相应的旋钮，一般来说，下降速度越大，
❖
能量越大
❖ 3.频率
超声波熔接机器都有固定的频率，频率越大，能量越大
❖ 4.成型 Swaging/Forming
❖ 5.点焊 Spot welding
❖ 6.切除 Degating
❖ 7.其它用途
Others
铆接-Staking
标准铆接方式tandard Profile Stake
圆盖铆接方式-Dome Stake
咬花成型铆接方式-Knurled Stake
❖
30KHz = 0.015mm
❖
40KHz = 0.01mm
换能器的工作原理—磁伸缩
磁伸缩( Magnetostrictive Principle )
影响超声波熔接能量的因素(调幅器)
调幅器(Booster)
影响超声波熔接能量的因素(焊头)
焊头(Horn)
影响超声波熔接能量的因素(焊头)
❖ 焊头通常是一个半波长的共振金属块，将振动能量传递到 工件上
❖
程中不会移动
❖ 2.工件支撑
要求支撑稳固，不然振幅会被消弱
❖ 3.定位及取放方便
缩短工作时间，提高生产率
❖ 4.其它特殊要求
底模1
底模2
超声波熔接机参数调校
❖ 以BRANSON 8800机型例 ❖ 基本调整程序如下
调幅器选择 焊头调谐 焊头——工件——底模之间的校准
调整：行程速度
下降时间
机械式止动器
密封圈
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结晶
性塑胶 ❖ 剪切型熔接的缺点 ❖ 1.不适用形状复杂或者有直角的转角的结构 ❖ 2.熔接需要坚固的侧边墙壁支撑，不然会变形。 ❖ 3.需要较大的振幅及功率，只适用于小一点的工件
❖ 超声波熔接装置是通过一个电晶体功能设备将当前 50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供 应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动 能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波熔接机的 焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种 声学装置！！ 振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使 塑胶熔化， 振动会在熔融状态物质到达其介面时停止， 短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子 键， 整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强 度却接近是一块连着的材料。
件， ❖ 使用较高的触发压力外，一般都使用较低的触发压力1~5
一般开始参数
❖ 设置时,一般由小到大的原则
❖ 每次调整一种参数
❖ 压力表:20
触发压力:1~5
❖ 焊接时间:0.5S
下降速度:1~5
❖ 保压时间:1S
超声波熔接结构设计
❖ 超声波的熔接结构主要有两种： ❖ 1.导熔线 Energy Director ❖ 2.剪切 Shear ❖ 其中导熔线是最常用的一种结构，也是相对比较稳定的一
者的细心程度都有很大的依赖性。 ❖ 4.超声波熔接是破坏性的焊接，不可以重工 ❖ 5.超声波对于人的听力有伤害，应准备好劳保用品。
超声波熔接的工作原理
❖ 如下图所示，振动能量从焊头传递到工件，工件之间的摩擦 产生的热量将工件熔接面熔化，从而焊接成一体。
焊头 HORN
振动能 工件
熔合
超声波熔接的工作原理
超声波熔接机的工作原理示意图
超声波熔接机工作原理图
换能器 电源 调幅器
焊头
常用的超声波熔接机介绍
❖No.1 美国必能信公司
超声波熔接机工作原理图
换能器 电源 调幅器
焊头
影响超声波熔接能量的因素(频率)
❖ 换能器 Converter
❖ 作用:将电能转换成机械能
❖ 组成:陶瓷晶片和传动头
❖ 原理:电流经过换能器，令换能器内产生电磁振荡，再经 过压电陶瓷片，令压电陶瓷片产生振动，振动经过金属头， 传到调幅器
❖ 表面振幅:
20KHz = 0.02mm
平头铆接方式-Flush Stake
中空铆接方式-Hollow Stake
高压铆接方式-High Pressure Stake
埋植-Insertion
成型-Swaging/Forming
点焊-Spot Welding
切除-Degating
超声波熔接适用的材料
❖ 哪些材料可以用超声波来焊接呢? ❖ 由超声波的工作原理我们可以知道，超声波的实际功率并不大，工作时
真空焊头-Vaccum Horn
切削焊头-Cutting Horn
影响超声波熔接能量的因素(振幅)
超声波熔接夹具---底模(Fixture)
❖ 在焊接时需要对下面的工件进行固定及支撑，这也是非常 重要的。固定的夹具称之为底模。
❖ 底模的设计主要要考虑以下几点：
❖ 1.工件吻合 焊接的过
这就要求定位准确且牢固，使得工件在
调幅器的选择
❖ 焊接面积-----面积越大,需要振幅越高
❖ 工件材料-----PP/PE/尼龙等较难焊的晶型树脂,需要的振 幅较高
❖ 工件构造-----工件有细长的柱子或薄片等容易振裂的,应 采用
❖
较弱的振幅
调谐器的选择
❖ 能源供应部份必须调谐得与换能器、调幅器、焊头的每种 组合相配合
❖ 正常情况：测试时，负载表的读数应少于20%
调整：焊接压力 焊接时间 保压时间
被焊工件
负载监控表
过载
负载 20%至95%
过载时候 压力较高 减低下降速度 降低动力触发值 用较低比例的调幅器 使用功率更大的焊机
焊接不充分 增加焊接时间和压力 采用更高比例的调幅器
焊接过度 减少焊接时间或降低压力 采用较低比例的调幅器
工件的检查或试验
欠佳
良好
参数记录
超声波熔接工艺
Ultrasonic Welding Technology
什么是超声波熔接
❖
超声波熔接是一种快捷，干净，有效的装
配工艺，用来装配处理热塑性塑料配件，及一些合
成构件的方法。目前被运用的塑胶制品与之间的粘
结，塑胶制品与金属配件的粘结及其它非塑胶材料
之间的粘结！它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的
❖ 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
近场熔接
远场熔接
超声波熔接设计中应注意的问题
❖ 薄膜效应 ❖ 在平的圆型的，壁厚薄的位置容易产生胶件烧穿的现象。
解决措施如下： ❖ 1.减少熔接时间 ❖ 2.改变振幅或频率，并进行振幅剖析 ❖ 3.增加壁厚 ❖ 4.工件内部增加支撑肋 ❖ 5.焊头上设计节点活塞