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超聲波金屬焊接原理

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發表時間:2019-07-15 22:08網址:http://www.thisweekendsmovies.com/h-nd-579.html

超聲波金屬焊接原理介紹

  1、超聲波金屬焊接基礎知識
  超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面,在加壓的情況下,使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合,其優點在于快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工;缺點是所焊接金屬件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊點位不能太大、需要加壓。

    2、焊接優點:
    1)、焊接材料不熔融,不脆弱金屬特性。
    2)、焊接后導電性好,電阻系數極低或近乎零。
    3)、對焊接金屬表面要求低,氧化或電鍍均可焊接。
    4)、焊接時間短,不需任何助焊劑、氣體、焊料。
    5)、焊接無火花,環保安全。

超聲波金屬焊接工藝

  3、超聲波金屬焊接適用產品:
    1)、鎳氫電池鎳氫電池鎳網與鎳片互熔與鎳片互熔。.
    2)、鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔,鋁箔與鋁片互熔。.
    3)、電線互熔,偏結成一條與多條互熔。
    4)、電線與名種電子元件、接點、連接器互熔。
    5)、名種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的互熔。
    6)、電磁開關、無熔絲開關等大電流接點,異種金屬片的互熔。
    7)、金屬管的封尾、切斷可水、氣密。

  4、 振幅參數
  振幅對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數,相當于鉻鐵的溫度,溫度達不到就會熔接不上,溫度過高就會使原材料燒焦或導致結構破壞而強度變差。因為每一間公司選擇的換能器不同,換能器輸出的振幅都有所不同,經過適配不同變比的變幅桿及焊頭,能夠校正焊頭的工作振幅以符合要求,通常換能器的輸出振幅為10—20μm,而工作振幅一般為30μm左右,變幅桿及焊頭的變比同變幅桿及焊頭的形狀,前后面積比等因素有關,形狀來說如指數型變幅、函數型變幅、階梯型變幅等,對變比影響很大,前后面積比與總變比成正比。選用不同公司品牌的焊接機,簡單的方法是按已工作的焊頭的比例尺寸制作,能保證振幅參數的穩定。

  5、 頻率參數
  任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率,例如20KHz、40 KHz等,焊接機的工作頻率主要由換能器(Transducer)、變幅桿(Booster)、和焊頭(Horn)的機械共振頻率所決定,發生器的頻率根據機械共振頻率調整,以達到一致,使焊頭工作在諧振狀態,每一個部份都設計成一個半波長的諧振體。發生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍,如一般設定為±0.5 KHz,在此范圍內焊接機基本都能正常工作.我們制作每一個焊頭時,都會對諧振頻率作調整,要求做到諧振頻率與設計頻率誤差小于0.1 KHZ,如 20KHz 焊頭,我們焊頭的頻率會控制在19.90—20.10 KHz,誤差為5‰。

 6、 節點
  焊頭、變幅桿均被設計為一個工作頻率的半波長諧振體,在工作狀態下,兩個端面的振幅最大,應力最小,而相當于中間位置的節點振幅為零,應力最大。節點位置一般設計為固定位,但通常的固定位設計時厚度要大于3mm,或者是凹槽固定,所以固定位并不是一定為零振幅,這樣就會引致一些叫聲和一部分的能量損失,對于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離,或采用隔聲材料進行屏蔽,能量損失在設計振幅參數時予以考慮。

  7、 網紋
  超聲波金屬焊接通常會在焊接位表面,底座表面設計網紋,網紋設計的目地在于防止金屬件的滑動,盡可能將能量傳遞到熔接位。網紋設計一般有方形、菱形、條形網紋。黃金手飾等金屬包覆焊頭與底座根椐要求不能設計紋路,網紋的大小與深淺根據具體的焊接材料要求來確定。

  8、 加工精度
  超聲波焊頭因為工作于高頻振動情況下,應盡量保持一個對稱設計,以避免聲波傳遞的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動(我們所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動的縱向傳遞,對于整個諧振系統而言),不均衡振動能導致焊頭發熱及斷裂。超聲波焊接應用于不同行業對加工精度要求是不同的,對于特別薄的工件如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的要求非常高,我們所有的加工設備均采用數控設備(如加工中心等),這樣才能保證加工出來的精度符合要求。

  9、 使用壽命
  一只焊頭的使用壽命關鍵決定于兩個方面:一、材料,二、工藝
    材料方面:超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好(聲波傳遞過程中機械損耗?。┖玫奶攸c,所以常用的材料為鋁合金及鈦合金,但超聲波金屬焊接要求焊頭耐磨損(要求較高的硬度),使材料的選擇變得比較困難,因為硬度和韌性似乎是天生對立的,這就要求我們選擇非常高要求的材料,我們選擇的優質鋼村料能夠比較好地解決這個矛盾,使焊頭的有效壽命盡量地提高。
  工藝方面:包括有加工工藝及后續處理工藝,加工工藝在前面已詳細描述過,后續處理包括熱處理及參數的修整,基于我公司選擇的材料,我們有獨創的熱處理工藝去保證;在每一個焊頭制作完成后,單獨都要進行參數的測定及調整,以保證出品。


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