超声焊

装配工艺

超声焊，英文翻译为ultrasonic welding，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。被运用于塑胶制品之间的粘结，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。是利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力，于是劈刀在这两种力的共同作用下，带动AI丝在被焊区的金属化层如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI丝和AI膜表面产生塑性变形，这种形变也破坏了AI层界面的氧化层，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。主要焊接材料为铝线焊头，一般为楔形。

原理

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本体强度。

应用场合

由于超声波焊接具备以下的优点：（1）节能（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，因此超声焊在塑胶、电子、电器、汽车配件、包装、环保、医疗器械、无纺布、玩具、通信器材等行业都被使用。它取代了溶剂粘胶,机械固定及其它的粘接工艺,是一种先进的装配技术。超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果。因此，被广泛广泛应用于电子器件中引线与锗、硅上的金属镀膜的焊接，集成电路中各种金属（铝、铜、金、镍）与陶瓷、玻璃上的金属镀膜的焊接，热电偶焊接，化学活性物质如炸药、试剂、易爆品的封装焊接等。

应用方法

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磨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。

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。

埋植

藉着焊头之传导及适当之压力，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。

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。

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。

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。

应用问题

热阻要达到工件的熔点

超声波换能器把电能转换为机械后，通过工件物质分子进行传导，超声波声波在固体中地传导声阻远小于在空气中的声阻，当声波通过工件接缝时，缝隙中的声阻大，产生的热能相当就大。温度首先达到工件的熔点，再加上一定的压力，使接缝熔接。而工件的其它部分由于热阻小，温度低不会熔接。

两种工件一定要可熔接

不同种材质之间有的能更好地焊接，有的是基本能相熔，有的是不相熔的。同一材料之间熔点是相同的，从原理讲是可以焊接的，但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时，就不在适合用超声焊接了。因为超声是瞬间使工件分子溶化，判断依据是在3秒之内，不能良好熔接，就应该选择其它焊接工艺。如热板焊接等。一般来讲ABS料是最容易焊接，尼龙或PP料是最难熔接的。

接缝面积有一定的要求

当瞬间能量产生时，接缝面积越大，能量分散越严重，焊接效果越差，甚至无法焊接。另外超声波是纵向传波的，能量损失同距离成正比，远距离焊接应控制在6厘米以内。焊接线应控制在30----80丝之间为宜，工件的壁厚不能低于2毫米，否则不能良好熔接，特别是要求气密的产品。

超声波焊接机输出功率要衡定

超声波塑焊机输出功率的大小，同压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定，一但超声波换能器定型，最大功率也就定型了，衡量输出能量的大小是一个复杂的过成，不是超声波换能器越大，电路使用超声波功率管越多，输出能量就越大，它须要相当复杂的振幅测量仪，才能准确测量其振幅，

走出超声焊接机种误区

使用多大输出功率，振荡频率、振幅范围，要根据工件的材料、焊线面积、工件内是否有电子元器件、是否要气密等因素来考虑。误认为功率越大越好。这也是一个误解。如果对超声不是太了解。最好请教正规的超声波生产厂工程技术人员。有条件的话最好到厂家现场沟通，不要盲目听从一些非正规超声波设备销售人员的误导。

超声波焊头结构需要严格检验

正规超声波模具生产商进料都有一套严格地检验程序，加工尺寸都是经过计算机软件模拟和校验后加工出来的。品质才有保障。这些工序一般作坊是无法做到的，如不经过合理地设计，做出的模具，在焊接小工件时，反应问题还不明显，当大功率时就会出现各种弊端。严重时直接损坏功率元件。

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