超声波焊接利用高频机械振动(通常频率范围为15-70kHz)产生的摩擦热和塑性变形实现材料连接。整个焊接系统主要由超声波发生器、换能器、变幅杆和焊头组成。超声波发生器将工频交流电转换为高频电信号,换能器利用压电效应将高频电信号转变为同频率的机械振动,变幅杆对机械振动的振幅进行放大,后焊头将放大后的振动传递至待焊接工件表面。当振动传递到工件接触面时,材料表面分子在高频振动作用下相互摩擦,产生大量热量,使材料表面温度升高,达到软化或熔化状态。在外部施加压力的作用下,软化或熔化的材料分子相互扩散、渗透,待冷却后形成牢固的连接接头。食品包装袋、饮料吸管封口通过超声波焊接实现无菌密封,延长保质期。山东高精度超声波金属焊接生产厂家
在电子行业,超声波焊接广泛应用于电子元器件的焊接。例如,电路板上的电子元件与线路板的连接,传统焊接方法可能会因热影响导致元件损坏或线路板变形,而超声波焊接能够在低温下实现快速、精确的连接,避免了对电子元件的热损伤,提高了焊接质量和生产效率。此外,在连接器、端子等电子部件的焊接中,超声波焊接同样表现出色,能够确保连接的可靠性和稳定性,满足电子产品小型化、轻量化和高性能的要求。像手机、平板电脑等电子产品的内部电路板组装,大量采用了超声波焊接技术,实现了电子元件与线路板的高效连接,保障了电子产品的质量和性能。在闪存驱动器等存储介质的制造中,超声波焊接用于连接内部的金属部件和塑料外壳,既保证了连接的牢固性,又满足了产品对密封性和外观的要求。吉林塑料超声波焊接原理超声波焊接形成的焊缝具有优异的抗拉强度,部分案例可达母材强度的90%以上。

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。
在医用导管、注射器等医疗器械的制造中,超声波焊接用于封口和连接部件,能够确保产品的密封性和无菌性,防止细菌侵入,保障患者的使用安全。例如,动脉和血液过滤器的制造,通过超声波焊接将过滤膜与外壳紧密连接,保证了过滤器在使用过程中的过滤效果和结构稳定性。在医疗电子设备方面,如心脏起搏器、血糖仪等,超声波焊接用于内部电路板和导线的连接,避免了传统焊接方式产生的热应力对精密电子元件的影响,提高了设备的可靠性和使用寿命。同时,在一次性医疗用品如面罩、病号服、透皮贴剂等的生产中,超声波焊接能够实现快速、高效的密封和连接,满足大规模生产的需求。超声波焊接的压力控制系统可实现0.1N级别的精细调控,保护敏感元器件。

焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部。它直接与工件接触,其形状和尺寸需根据焊接工件的形状和焊接要求进行专门设计。例如,对于平面焊接,焊头通常设计为平面状;对于圆形工件的焊接,可能会设计成与之匹配的圆形或环形焊头。焊头的材料也需具备高硬度、耐磨性和良好的超声波传导性能,以保证在长时间的焊接过程中,能够稳定地将振动能量传递给工件,同时自身不易损坏。在大规模生产中,焊头的耐用性和焊接效果的一致性对生产效率和产品质量有着重要影响。现代超声波焊接机配备压力闭环控制系统,可实时监测焊接能量,确保产品一致性。重庆大功率超声波金属焊接机设备
汽车零部件制造中,超声波焊接被用于安全气囊壳体密封,保障碰撞时的可靠防护。山东高精度超声波金属焊接生产厂家
超声波焊接设备的制造工艺复杂,涉及到高精度的电子元件、压电材料以及精密机械加工,导致设备价格相对昂贵,增加了企业的初始投资成本,对于一些小型企业或资金有限的企业而言,可能存在一定的经济压力。4.2.2 对操作人员要求高设备的操作和维护需要专业的技术人员,操作人员需熟悉超声波焊接的原理、设备的性能参数以及焊接工艺的调整方法。若操作不当,容易导致焊接质量不稳定甚至设备损坏,这就要求企业对操作人员进行系统的培训,增加了人力成本和培训成本。山东高精度超声波金属焊接生产厂家