超聲波金屬焊接機的由來

超聲波金屬焊接機由來

超聲波金屬焊接機英文注釋：Ultrasonic metal welding machine，超聲波金屬焊接是19世紀30年代偶然發現的。當時在作電流點焊電極加超聲振動試驗時，發現不通電流也能焊接上，因而發展了超聲金屬冷焊技術。超聲波焊接雖然發現較早，但是到目前為止，其作用機理還不是很清楚。它類似于摩擦焊，但有區別，超聲焊接時間很短，溫度低于再結晶；它與壓力焊也不相同，因為所加的靜壓力比壓力焊小的多。一般認為在超聲波焊接過程中的初始階段，切向振動除去金屬表面的氧化物，并使粗糙表面的突出部分產生反復的微焊和破壞的過程而使接觸面積增大，同時使焊區溫度升高，在焊件交界面產生塑性變形。這樣在接觸壓力的作用下，相互接近到原子引力能夠發生作用的距離時，即形成焊點。焊接時間過長，或超聲波振幅過大會使焊接強度下降，甚至破壞。

超聲波金屬焊接機原理

超聲波金屬焊接是利用額每秒鐘數萬次的高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬工件表面，再施以一定的壓力，使金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，達到焊接的目的。

超聲波金屬焊接機技術要求

超聲波金屬焊接機和超聲波塑料焊接機到底有哪些不同呢？

1. 首先，工作方式不一樣。通常，超聲波塑料焊接中焊頭振動方向垂直于焊位，超聲波金屬焊接中焊頭振動方向平行于焊位。有些特殊情況下，塑料焊也可采用平行方向，如較薄的塑料件。

2. 其次，由于超聲波應用于焊接金屬，對超聲波焊接技術提出了更高的要求；相對于普通的塑料焊接，對功率容量、功率密度、穩定性及自動化控制等各個方面的要求，不是同一個級別。現國內超聲波塑料焊接用發生器基本都采用自激式電路，典型代表為：8400、8700全橋電路及臺灣機器常用的半橋電路，顯著特點為有個調諧電感。如果將現有的用于塑料焊接的成熟技術直接轉嫁到金屬焊上，其技術上的先天不足，將導致產品的不穩定使用；其唯一的優勢就是價格便宜，但對于金屬焊本身的高要求，這點優勢是很蒼白的。

1． 高功率容量、穩定的超聲波發生器： 穩定的超聲波發生器首先要求為：頻率自動跟蹤。頻率自動跟蹤能保證換能器系統能工作在諧振狀態，即焊頭振幅的最大化。采用頻率自動跟蹤技術，更換模具及工作時無須調頻，才是用于金屬焊的基本要求。有可調電感手動調頻率的設備，基本都滿足不了要求。

穩定的超聲波發生器還要要求：恒振幅功能及振幅的無級可調。恒振幅功能，它能保證焊接的一致性，為穩定生產的關鍵；振幅的無級可調是保障設備用途的基本，例如在同一設備上通過參數調整既能焊銅，也能焊鋁材料。    

高功率容量：金屬焊相對于塑料焊，要求高的能量密度，必然有相對高的功率容量，如20kHz的機器，基本上要求3000W以上的功率容量。很多公司對于功率容量經常出現虛假標稱，那我們只需和他們所做的塑料焊機比較一下即可，因為塑料焊機標稱太高是無人信的。

2. 高品質焊頭：金屬焊作為工業用途，必然要求高壽命的焊頭。    

3.高品質換能器：如20kHz的換能器，必須能長期承受3kw以上負載。很多公司的換能器，用普通塑料焊的換能器，外觀上很難分辨，這是不負責任的做法。    

4.優質控制系統：具有焊接能量、時間、高度三種基本控制模式，多種質控軟件滿足不同需求。

超聲波金屬焊接機特點和優缺點：

特點：

(1)、兩被焊接物體重疊,經超聲振動加壓接合成固態形式,接合時間短,且接合部分不產生鑄造組織（粗糙面）缺陷。

(2)、超聲焊與電阻焊方法比較，模具壽命長，模具整修與替換時間少，而且易于實現自動化。

(3)、同種金屬不同種金屬之間均可以進行超聲焊接，與電氣焊相比耗費能量少得多。

(4)、超聲焊與其他壓焊相比，要求壓力較小，且變型量在10%以下，而冷壓焊其工件變形量達40%-90%。

(5)、超聲焊接不像其他焊接那樣要求進行被焊表面的預處理及焊后的后處理。

(6)、處理超聲焊接無需助焊劑、金屬填料、外部加熱等外部因素。

(7)、超聲焊接可以使材料的溫度效應降到最低（焊區的溫度不超過被焊金屬絕對熔化溫度的50%）,從而不使金屬結構變化，因此很適合電子領域中的焊接應用。

優點：

熔合強度高；

接近冷態加工、工件不退火、無氧化痕跡；

焊接后導電性好，電阻系數極低或近乎零；

對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接；

焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

焊接無火花，環保安全。

缺點：是所焊接金屬件不能太厚，焊點不能太大，需要加壓。

超聲波金屬焊接機應用：

適用于銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉬、不銹鋼等有色金屬材料薄板、細棒、絲、片、帶等材料實施瞬間焊接，總厚度可達2-4mm。

超聲波金屬焊接的應用舉例：

鎳氫電池鎳網與鎳片互熔。 鋰電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。 電線互熔，偏結成一條與多條互熔，線束焊接。 電線與各種電子元件、接點、連接器互熔。 各種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鰭片、蜂巢心的互熔。 電子元器件引線、繼電器、電磁開關、無熔絲開關等大電流接點，異種金屬片的互熔。 金屬管的封尾、切斷可水、氣密。