超声波金属焊接原理与塑料焊接有所不同。在焊接时,既不向工件输送电流,也不施加高温热源,而是在静压力之下,将超声频率(超过16kHz)的机械振动能量传递到金属表面。通过表面氧化物的高压扩散和超声波振动引起的材料局部运动,使金属表面相互摩擦,产生的摩擦功、形变能及有限的温升促使金属原子间相互扩散,在母材不发生熔化的情况下实现固态焊接。像锂电池极片与极耳的焊接,就常采用超声波金属焊接技术,有效克服了电阻焊接时产生的飞溅和氧化等问题。超声波焊接的焊接接头具有良好的抗剪切性能,适用于需要承受剪切力的部件。上海高精度超声波金属焊接机
材料限制尽管超声波焊接可用于多种材料,但并非适用于所有材料。一些高硬度、高熔点的材料,如某些特种钢材和陶瓷材料,以及一些非热塑性塑料和热固性塑料,难以采用超声波焊接。此外,对于材料的厚度和形状也有一定限制,焊接厚工件时需要较大功率,可能导致设备成本上升和焊接效果不佳;对于形状过于复杂或特殊的工件,可能难以设计合适的焊接模具和工艺。焊接强度局限性在某些对焊接强度要求极高、需要承受高压力或重负荷的应用场景中,超声波焊接的焊接强度可能无法完全满足要求,相较于一些传统的熔焊方法,如弧焊等,其焊接接头在极限强度方面可能存在一定差距。超声波焊接生产厂家超声波焊接在3D打印后处理中用于连接打印层,提高整体结构的强度。
除了上述重心部件外,超声波焊接设备还包括模具和机架等辅助部件。模具用于固定和定位焊接工件,确保焊接过程中工件的位置准确,保证焊接精度。不同形状和尺寸的工件需要定制相应的模具,模具的设计和制造精度对焊接质量有很大影响。机架则为整个焊接设备提供支撑和保护,保证各部件的相对位置稳定,同时也起到防护作用,确保操作人员的安全。在实际生产中,还可能配备控制系统,用于精确调节焊接参数,如焊接时间、压力、功率等,以实现自动化和智能化的焊接过程。
焊接时间指超声波振动作用于材料的时长,其长短对焊接强度和质量影响明显。对于熔点较低的材料,如某些热塑性弹性体,焊接时间应较短,可能只需0.1秒-0.3秒,以防止材料过度熔化导致变形;对于熔点较高的材料,像聚醚醚酮(PEEK),则需要较长的焊接时间,可能在0.5秒-1秒甚至更长。在每次实际焊接前,都要进行焊接时间测试,以确定较适合的焊接时长。若焊接时间过短,材料未充分熔化,焊接强度不足;焊接时间过长,材料会过度熔化,不仅浪费能源,还可能导致焊接部位变形、性能下降。超声波焊接的焊接过程无需添加任何化学物质,是一种环保的焊接方法。
超声波焊机原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号,通过换能系统,把信号转换为高频机械振动,加于塑料制品工件上,通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高,当温度达到此工件本身的熔点时,使工件接口迅速熔化,继而填充于接口间的空隙,当震动停止,工件同时在一定的压力下冷却定形,便达成焊接目的。超声波焊接机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。超声波焊接机按照自动化水平可以分为自动焊接机、半自动超声波焊接机、手动焊接机,对于现代化企业来讲,自动化水平越高越有利于企业流水线生产,所以自动焊接机的使用是企业未来的一个趋势。 超声波焊接在智能制造中发挥着重要作用,推动了制造业的转型升级。超声波焊接生产厂家
超声波焊接的焊缝外观平整,无需后续打磨处理。上海高精度超声波金属焊接机
超声波是频率高于20kHz的声波,具有能量高、方向性好和衰减性等特性。其能量高,能够为焊接过程提供所需的能量,实现材料的连接;方向性好,几乎沿直线传播,这就要求在焊接时,超声波焊头与焊接零件需保持足够大的接触面积,以确保超声能量能有效传导到焊接界面,若传播方向上存在孔洞等,会阻碍能量的传导;同时,尽管超声波穿透能力强,但在物体中传播时始终存在衰减,传播距离越远,能量衰减越严重。当超声波作用于热塑性塑料接触面时,焊头以每秒15kHz、20kHz或更高的频率垂直振动,这种高频振动通过上焊件将超声能量传递到焊区。由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,会产生局部高温。又因塑料导热性差,热量一时难以散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化。此时,在一定压力作用下,熔化的塑料相互融合。当超声波停止作用后,保持压力几秒钟,使熔化的塑料凝固成型,形成坚固的分子链,从而达到焊接目的,且焊接强度能接近原材料强度。例如在塑料玩具的生产中,利用这一原理可快速将各个塑料部件焊接在一起。上海高精度超声波金属焊接机
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