功率是超声波焊接中极为关键的参数。功率大小直接左右焊接的效率与质量。当焊接硬质塑料时,因其材料特性,通常需要较高功率来产生足够热量实现焊接;而对于软质塑料,过高功率会导致材料过热变形,所以需要较低功率。在实际焊接前,必须通过小规模测试来确定比较好功率设置。例如,在焊接聚碳酸酯(PC)这种硬质塑料时,可能需要将功率设置在较高水平,如500W-800W;而焊接聚乙烯(PE)这种软质塑料时,功率可能只需200W-400W。若功率设置过高,材料会因过热出现碳化、变形甚至损坏的情况;功率设置过低,则无法使材料达到熔点,导致焊接不牢固。热影响区极窄,适合电子元件等敏感器件组装。山东金属超声波焊接供应商
超声波焊接频率一般处于15kHz到60kHz区间。频率的选择与材料类型和焊接要求紧密相关。硬质塑料适合使用较低频率,如15kHz或20kHz,这是因为较低频率能在硬质材料中产生较大的能量传递,更有效地使材料熔化;软质塑料则适合较高频率,如40kHz或60kHz,较高频率能在软质材料中更均匀地产生热量,避免局部过热。例如,在焊接硬质的ABS塑料时,15kHz的频率可能效果较好;而焊接软质的PVC塑料薄膜时,40kHz的频率能实现更质优的焊接效果。浙江手持超声波塑料焊接机生产厂家手机振动马达、电池壳体、耳机组件等微型部件依赖超声波焊接实现高可靠性连接。
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。
电子电器行业对焊接精度和质量要求极高,超声波焊接技术正好满足这一需求。在电子元件组装中,可将微小的电子元件如芯片、电容、电阻等焊接到电路板上,焊接过程精确、可靠,不会对周围的电子元件造成热损伤;在手机、平板电脑等电子产品的外壳制造中,采用超声波焊接将塑料外壳的各个部分焊接在一起,实现无缝连接,不仅提高了产品的外观质量,还增强了外壳的密封性,保护内部电子元件不受外界环境的影响;在电机制造中,超声波点焊逐渐取代传统的钎焊及电阻焊,用于连接漆包导线与整流子、编织导电与电刷极等,提高了电机的性能和可靠性。超声波焊接是一种高效环保的连接工艺,通过高频机械振动实现材料的分子级融合。
超声波金属焊接属于固态焊接,焊接过程中金属母材不发生熔化。其原理是利用超声频率(超过16kHz)的机械振动能量,在静压力作用下,使金属表面的氧化膜破碎,同时金属表面原子在高频振动和压力作用下产生塑性变形,导致原子间距离减小,原子的扩散运动增强,从而在金属表面形成冶金结合。虽然焊接过程中也会产生一定的摩擦热,但热量不足以使母材熔化,只是使金属表面达到塑性状态,促进原子间的相互扩散和结合。这种焊接方式能够有效克服电阻焊接时产生的飞溅和氧化等问题,适用于铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料的焊接,如可控硅引线、熔断器片、锂电池极片和极耳等的焊接。超声波焊接的能量转化率高达85%,明显低于同类电阻焊的能耗水平。天津工业超声波焊接设备
与机器人协作系统结合,超声波焊接可实现24小时无人化生产,降低人力成本40%。山东金属超声波焊接供应商
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。山东金属超声波焊接供应商
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