超声波焊接原理及材料对其的影响
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。
超声波焊接在塑料连接中的研究进展
超声波焊接在塑料连接中的研究进展塑料作为一种广泛应用的材料，在现代工业和日常生活中扮演着重要的角色。
而将塑料部件有效地连接在一起，对于实现产品的结构完整性和性能可靠性至关重要。
超声波焊接作为一种高效、清洁且经济的塑料连接技术，近年来取得了显著的研究进展。
超声波焊接的基本原理是利用高频振动的超声波能量，在压力作用下使塑料接触面迅速摩擦生热，从而实现塑料的熔化和连接。
这种焊接方式具有焊接速度快、焊接强度高、对焊件表面损伤小等优点，适用于多种热塑性塑料的连接。
在超声波焊接的研究中，焊接工艺参数的优化一直是一个重要的方向。
焊接功率、焊接时间、焊接压力以及振幅等参数对焊接质量有着显著的影响。
通过大量的实验研究和理论分析，研究人员逐渐掌握了这些参数之间的相互关系，从而能够根据不同的塑料材料和焊件结构，精确地设定焊接工艺参数，以获得最佳的焊接效果。
塑料材料的特性也是影响超声波焊接质量的关键因素之一。
不同种类的塑料具有不同的熔点、结晶度、粘度等特性，这些特性会直接影响到超声波能量的吸收和传递，进而影响焊接效果。
例如，非晶态塑料通常比结晶态塑料更容易焊接，因为它们在加热过程中没有明显的相变过程，能够更均匀地吸收超声波能量。
因此，在进行超声波焊接时，需要根据塑料材料的特性选择合适的焊接工艺和参数。
除了工艺参数和材料特性，焊件的结构设计也对超声波焊接质量有着重要的影响。
合理的焊件结构设计可以提高焊接的效率和质量，减少焊接缺陷的产生。
例如，在设计焊件时，应尽量避免出现尖角、薄壁等结构，以减少应力集中和能量损耗。
同时，焊件的接触面形状和尺寸也应根据焊接要求进行优化，以确保超声波能量能够均匀地分布在焊接面上。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，越来越多的研究人员开始采用数值模拟的方法来研究超声波焊接过程。
通过建立数学模型和物理模型，可以模拟超声波在塑料中的传播、能量的吸收和转化以及塑料的熔化和流动等过程，从而预测焊接质量和优化焊接工艺。
超声波金属焊接基础知识
一、超声波金属焊接基础知识1、原理超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，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，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工;缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。
2、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。
3、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.4、振幅参数振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。
因为每一间公司选择的换能器不同,换能器输出的振幅都有所不同,经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状,前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。
贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。
5、频率参数任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40 KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn)的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态,每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。
超声波金属焊接
超声波金属焊接一、超声波金属焊接基础知识1、原理超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，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，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。
2、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。
3、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。
4、振幅参数振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。
因为每一间公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。
贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。
5、频率参数任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40 KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。
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。
超声焊接原理
超声焊接原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超声焊接是一种将金属或塑料物体通过超声波振动进行连接的加工技术。
它广泛应用于汽车、电子、医疗器械等行业，具有快速、高效、环保等优点。
超声焊接的原理是利用超声波高频振动的特性，在接触面产生摩擦热，使材料局部加热并软化，然后通过施加压力将两个材料连接在一起。
超声焊接的原理主要分为以下几个步骤：第一步是能量转换。
超声振动器产生的高频振动能量通过焊头传递给工件，使其表面微震动，产生高频摩擦热。
这种高频振动使得工件分子结构产生变化，形成塑性变形，达到焊接的目的。
第二步是焊接面的预处理。
在焊接前，需要对工件表面进行清洁处理，以确保焊接面无杂质，确保焊接质量。
同时还需要对工件进行定位，使焊接面对齐，以便焊接过程中产生均匀的焊接接触压力。
第三步是焊接过程控制。
在实际焊接过程中，需要控制超声波功率、振幅、焊接时间等参数，以适应不同材料的焊接需求。
通过精确调节这些参数，可以保证焊接过程的稳定性和可靠性。
第四步是焊接质量检测。
焊接完成后，需要进行焊接质量检测，检查焊接面的牢固性和质量。
通过超声波检测仪器可以检测焊缝的密实性和质量，确保焊接的可靠性。
超声焊接原理通过超声波的高频振动产生摩擦热，实现材料的局部加热和塑性变形，最终将两个材料连接在一起。
这种焊接技术不仅可以提高工件的生产效率，还可以降低焊接的成本和能耗，是一种环保节能的焊接方法。
在未来的发展中，超声焊接技术将会得到更广泛的应用。
第二篇示例：超声焊接是一种利用超声波振动能量产生的热量来实现材料的连接的一种焊接方法。
它是一种非接触式的焊接方式，通过将超声波振动传递到焊接材料表面，产生的摩擦热能使材料表面达到熔化点，从而实现焊接。
超声焊接的原理是利用超声波在焊接头部引起的高频振动，通过摩擦热的作用使焊接材料局部升温至其熔化点，然后冷却固化形成焊接接头。
超声波传递到焊接头部后，由于头部和工件之间的相互作用，形成了频率一定的机械振动能量，这种振动能量被称为纵波。
焊接材质对超声波焊接质量的影响效果
焊接材质对超声波焊接质量的影响效果
焊接材质对超声波焊接质量的影响效果
超声波焊接质量与弹性模量、摩擦系数、导热系数成正比，与它
的密度、比热容、熔点成反比。
超声波焊接质量重要与材料的熔点和表面摩擦系数有关。
这些参
数随着材料和温度的不同而不同，它们在超声波焊接过程中的变化会影
响超声波焊接区域的温度、应力和变形，从而影响超声波焊接的质量。
但是超声波超声波焊接时间很短，很难通过试验掌控参数的变化。
国内外学者采纳数值模拟的方法来解决这一问题。
利用刘川有限元法，
分析了聚氯乙烯在超声波超声波焊接过程中物理参数的影响，发觉超声
波焊接区域的温度与样品厚度成正比。
焊接材质对超声波焊接质量的影响效果
焊接材料修改的影响
超声波焊接的修改会影响超声波焊接的质量。
纤维等填充物的加
入可以提高高分子材料的硬度，有利于超声波的传播。
在合适的工艺条
件下，填料的加入可以提超群声波焊接的结合强度。
材料表面粗糙度的影响
加添材料表面粗糙度可以降低声阻抗，加添表面能流密度，从而
提高其超声波焊接质量。
表面具有滚压花纹的膜材料可以获得更高的超
声波焊接质量，比表面光滑的PP膜的超声波焊接接头强度高近一倍。
材料搭接宽度的影响
超声波焊接接头的强度随着材料搭接宽度的加添而降低。
随着搭
接宽度的加添，超声波焊接接头边缘应力集中增大，边缘微裂纹增多，
接头强度降低。
超声波焊接层压浸渍法制备的玻璃纤维改性PP，超声波焊接接头强度随着宽度的加添而降低。
《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
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★超声波焊接是热塑性塑料在超声波振动作用下，由于表面分子间摩擦生热而使两块塑料熔接在一起的焊接方法。
超声波金属焊接:
1、超声波金属焊接
超声波金属焊接的优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。
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。
超声波焊接原理:
超声波塑料焊接机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。
超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。
这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。
这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积
原理分析图
超声波焊接优点:
1、超声波塑料焊接优点：焊接速度快，焊接强度高、密封性好；取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件；焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。
2、超声波金属焊接优点：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。
超音波的熔焊应用方法:
一、熔接法：以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生摩擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。
二、铆焊法：将超音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：藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，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。
四、成型：本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。
五、点焊：A、将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。
B、对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。
六、切割封口：运用超音波瞬间发振工作原理，对化纤织物进行切割，其优点切口光洁不开裂、不拉丝。
超声波金属焊接机2、超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）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，将框框振动能量转变为工作间的摩擦功、形变能及有限的温升．接头间的冶金结合是母材
不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超
声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接．可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。
材料对超声波焊接的影响：
超声波在塑料件中传播，塑料件或多或少对超声波能量有吸收和衰减，从而对超声加工效果产生一定的影响，塑料一般有非晶体材料之分，按硬度有硬胶和软胶之分，还有模数的区分，通俗地来说，硬度高，低熔点的塑料超声加工性能优于硬度低、高熔点的塑料。
因此，这就牵涉到超声波加工距离的远近问题。