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。航空航天领域应用于碳纤维复合材料构件的轻量化拼接。黑龙江自动化超声波金属焊接机
医疗行业对产品的安全性、卫生性和质量要求极高。超声波焊接因其清洁、无污染、焊接过程稳定等特点,在医疗行业得到了广泛应用。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。北京汽车超声波金属焊接机的工作原理医用过滤器、输液袋等一次性器械采用超声波焊接,避免化学粘合剂污染风险。

在焊接过程中,严格控制焊接参数的稳定性是保证焊接质量的关键。通过自动化控制系统,实时监测和调整功率、频率、焊接时间和压力等参数,确保每次焊接都在比较好工艺条件下进行。同时,要保证焊接设备的良好运行状态,定期对设备进行维护和校准,检查换能器、变幅杆、焊头等部件的性能,及时更换磨损或损坏的部件。此外,对焊接操作人员进行专业培训,提高其操作技能和质量意识,规范操作流程,也是质量控制的重要环节。例如,制定详细的设备操作规程和质量检验标准,要求操作人员严格按照标准进行操作和自检。
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。医疗器械导管的生产线上,超声波焊接机以每分钟60次的速度持续稳定作业。

当超声波作用于热塑性塑料的接触面时,会引发每秒几万次的高频振动。这种高频振动具有一定的振幅,通过上焊件将超声能量传递到焊区。由于焊区,即两个焊接工件的交界面处,声阻较大,根据能量转换原理,振动能量在此处会大量转化为热能,从而产生局部高温。又因为塑料本身的导热性较差,产生的热量一时难以迅速散发出去,会在焊区聚集。随着热量的持续积累,两个塑料的接触面迅速达到熔点并开始熔化。此时,在施加一定压力的情况下,熔化的塑料相互融合,分子间相互扩散渗透。当超声波停止作用后,保持压力持续几秒钟,使融合的塑料冷却凝固成型。固态传导模式下可实现异种材料的冷压塑性连接。北京超声波焊接机器
现代超声波焊接设备配备实时监测系统,可精细控制焊接深度与能量输出。黑龙江自动化超声波金属焊接机
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。黑龙江自动化超声波金属焊接机