超声波焊接工艺之结构设计原理
时间：2020-02-14 浏览：
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。
【二】超声波金属焊接原理是什么？
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，将线框振动能量转变为工件间的摩擦功、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。
【三】超声波焊接适用范围
1，超声波焊接适合所有热塑性塑料，非结晶塑料如 ABS,PMMA,PC,PS；半结晶塑料如 PA,PET,CA,POM,PE和PP。
2，超声波焊接也适合非纺织布料，如热塑性织物，聚合材料，铜版纸和混合织物。
3，柔性材料，指软质、低弹性模量材料。
4，刚性材料，指高弹性模量和低机械振动阻尼因子材料，例如聚苯乙烯( PS )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )、聚酰胺( PA )。
5，所有的高分子薄膜、高分子合成纤维、由薄膜和纤维组成的布。
【四】超声波焊接流程
1，焊头对塑料表面施压。
2，焊头每秒20000到40000次振动。
3，振动产生摩擦热使材料融化粘接。
【五】超声波焊接的优点
1，超声波金属焊接优点：
a、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。
b、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。
c、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。
d、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。
e、焊接无火花，环保安全。
2，超声波塑料焊接优点：
a、焊接速度快，焊接强度高、密封性好；
b、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；
c、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。
【六】超声波焊接方式
超声波焊接方式极其广泛，如点焊，埋植，铆焊，熔接等。给设计师进行产品开发时很大自由，例如MP3或手机这些多种材料组成的产品，除了超声波焊接，其他焊接工艺都无法满足。
埋植：埋植指的是焊头在压力下将金属零件挤入塑料孔内。
铆焊：铆焊法指的是振动的焊头压制物品的突起处使其热熔为铆钉状，从而使两物体机械铆合。
点焊：点焊指的是对于焊线不易设计的物体进行分点焊接，可达到熔接效果。
熔接：通过施加压力产生形变的过程，使其结合。
【七】超声波熔接线设计（以塑胶为主）
超声焊接一般都要求熔接口要小，接触面要统一。接口设计取决于焊接的材料，焊件的形状以及焊件要求等因素。通常连接的三角形状部分会聚集超声能量，并快速融化形成焊接面。
超声波导能点各种角度设计
超声波线结构设计优选方案：
此处非常感谢：东莞市协和超声波设备有限公司提供技术分析。
焊接线设计长度一般在3-6mm左右为一段超声设计。如果结构设计上没有凹面围骨，则需要设计溢胶槽，防止溶胶后影响外观面。
下面为其他超声线焊接结构方式：
【八】超声波导能点和接触面设计需考虑的因素
1.必需为一缩小的接触面，以利超声波能量之集中传输，以达到不伤及表面且能快速焊接的效果。
2.固定部份之被熔物，需有足够的支撑面，以便另一部份的自由振动来达到音波传导摩擦生热而熔接的效果。
3.要预留足够的空间，让熔融的材料流滞以防熔料外溢，而破坏产品美观。
4.需水密和气密的组件焊接，必需先考虑塑料材质，并给予特殊的接面设计。
5.焊头（HORN）与加工物之接触面（压着面）需有适当的平面以免伤及表面。
6.导能点上方应有适当的压着面，以利HORN直接压着传输超声波。
7.两焊接物之接面不得设计过于紧密，而需是一吻合松弛的接面，否则是会影响焊接效果。
