国产超声波焊接机,它具体可以焊接什么呢?塑料焊接设备
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国产超声波焊接机,它具体可以焊接什么呢?

发布者:  sonicpower   发布时间:2019/6/11
超声波焊机,塑料焊接设备

超声波焊接参数

许多参数可影响焊接过程,如超声波频率,振幅,静力,功率,能量,时间,材料,零件几何形状和工具。

超声频率 超声波焊接传感器设计为在不同系统和应用中以15至300 kHz的特定频率工作。大多数金属焊接系统工作在20至40 kHz,20 kHz是最常见的频率。

振幅。焊头的振动幅度直接与传递给焊缝的能量相联系。超声波振动在焊缝处相当小 - 10,30或50微米,很少超过100微米(约0.004英寸)。在一些焊接系统中,振幅是一个因变量; 也就是说,它与应用于系统的功率有关。在其他系统中,幅度是能够通过反馈控制系统在电源处设置和控制的独立变量。

静力。通过焊接尖端和砧座施加在工件上的力在焊接振动开始时在相对表面之间产生紧密接触。取决于材料和厚度以及所生产的焊缝的尺寸的力的大小可以是几十到几千牛顿。例如,生产的40mm的焊接2在6000系列铝合金可以使用的1500牛顿的力,而10毫米2焊接在0.5毫米厚的软铜薄片可仅需要400 N.

电力,能源和时间。虽然列为单独的焊接参数,功率,能量和时间最好一起检查,因为它们都是密切相关的。当进行焊接时,来自电源的电压和电流导致在焊接循环期间流向换能器的电力。交付的能量是焊接功率曲线下的面积。大多数焊接电源的额定功率可以达到峰值功率,从几百瓦到几千瓦。大多数焊接时间被发现少于1秒。基于恒定功率输出,来自2kW焊机的0.4秒焊接将提供800焦耳的能量。

材料。这包括与超声波金属焊接有关的各种问题和参数。首先是材料或材料组合的类型。已经发现大多数材料和材料组合可以以某种方式焊接,尽管对于它们中的大多数,通常缺乏特定的焊接参数和性能数据。材料的性能,包括模量,屈服强度和硬度是关键考虑因素。

一般来说,铝,铜,镍,镁,金,银和铂等软质合金最容易焊接超声波。较硬的合金如钛,铁和钢,以及镍基航空航天合金和难熔金属(钼和钨)更为困难。

材料表面特性是另一个参数,其中包括精加工,氧化物,涂层和污染物。

零件几何。焊接部件的形状起着重要的作用,主要因素是零件厚度。一般来说,薄部件有可能实现超声波焊接成功。增加部件厚度,特别是接触焊嘴的部分,需要较大的焊接端面积,更多的静态力和较高的焊接功率。最大可实现的厚度将取决于材料和焊接电源的可用功率。

模具。由超声焊丝/焊头和砧组成,工具用于支撑零件并传递超声能量和静力。在大多数情况下,刀尖作为固体超声波发生器的一部分加工(见图2A),但在某些情况下,可使用可拆卸的工具尖端。工具接触表面通常具有加工的滚花图案的凹槽和平台或其他表面粗糙化以改善工件夹持。

超声波焊接应用

超声波焊接应用于电气/电子,汽车,航空航天,家电和医疗行业。目前,这些行业中最广泛的应用包括铜,铝,镁和相关软质金属(包括金和银)的合金。一些例子是:

  • 电机电枢中的铜线连接(图3A)。

  • 线束将电信号和功率分配到整个汽车车身结构的位置,并需要各种尺寸的编织和实心线的多个分支和整合。尽管规模较小,但在家电行业也有类似的应用(图3B)。

  • 需要超声波接缝,扭转或常规点焊的包装应用。扭转焊接用于密封许多类型的保持高反应性或热敏性内容物的圆柱形容器,以及螺柱焊接附件(图3C)。

  • 电池和燃料电池中的接头由薄铜,镍或铝接头,箔层或金属网和泡沫制成。图3D是通过缝焊密封的电池组,包括端子的连接。接缝焊接也通常用于密封接缝箔食品和烹饪袋以及在制造期间接合箔卷。

  • 多个薄箔,允许薄到厚的组合(图3E)。图3F中示出了一个简单的点焊电气终端,图3G中示出了端子板上的铜触点。

超声波焊接的未来

使用超声波焊接的未来趋势是在结构汽车和航空航天应用中,连接薄板铝和其他轻质金属。已经为直升机和飞机上的封闭面板证明了该过程的可行性。

正在开发运行在5千瓦及以上的更强大的焊接系统。这将允许焊接更具挑战性的材料和较厚的接头。

在几个工业和大学实验室正在进行研究,以更好地了解这种焊接过程,以确定实际可以加入的材料和应用的总范围。联合配置除了最常见的搭接之外,还取得了一些进展。已经报道了对接焊接的实现。增加使用过程传感器可能允许监测和更好的联合质量。

最近出现的用于超声波焊接的应用是附加制造,其中薄金属带焊接在一起,散布加工操作,以生产固体金属部件。该应用程序可能在快速原型领域有特殊用途。

优点

  • 焊接薄到厚料组合。

  • 对于通常难以通过融合工艺加入的Al,Cu和其他高导热性材料而言是非常好的。

  • 通过氧化物和污染物焊接,界面处的摩擦状作用的属性。

  • 不熔化材料的固态工艺。

  • 成功地加入了许多不同的材料组合。

  • 没有填充金属或气体的焊接。

  • 快速,轻松自动化。

缺点

  • 限制搭接关节。

  • 有限在接缝厚度。

  • 挑战高强度,高硬度的材料。

  • 受加工下的材料变形。

  • 可能会从部分共振产生可听见的噪音。

  • 许多工程师熟悉的过程

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