超声波焊接件的工艺设计
作者：欣宇机械来源：本站原创日期：2014-5-5 17:32:38 点击：4431 属于：行业新闻
超声波焊接件的工艺设计-东莞市欣宇超声波机械有限公司
在超声波焊接行业中，很多客户都不知道塑料件焊接，焊接产品优良不只是跟材质，超声波选择机型功率有关系，最容易被忽略的一点是：超声波焊接件的工艺设计，塑料焊接件需要设计有超声线，焊接出来的产品才是比较完美的。那么，超声波焊接件的工艺设计是怎么样的呢?要怎么设计呢?很多客户初步使用超声波焊接，都会对个问题不了解，今天，欣宇小陈为大家讲解：超声波焊接件的工艺设计，希望对朋友有所帮助!
超声波塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点：
1.是否需要水密、气密。
2.是否需要完美的外观。
3.是否适合焊头加工要求。
4.焊缝的大小(即要考虑所需强度)。
5.避免塑料熔化或合成物的溢出。
超声波焊接质量获得原因：
1.材质
2.上下表面的位置和松紧度
3.焊头与塑料件的妆触面
4.顺畅的焊接路径
5.塑料件的结构
6.焊接线的位置和设计
7.焊接面的大小
8.底模的支持
为了获得完美的、可重复的超声波熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：
1.围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。
2.最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量(即焊接时间)来完成熔接。
3.找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或齿口之类。
下面就对超声波塑料件设计中的要点进行分类举例说明：
超声波整体塑料件的结构
1.1塑料件的结构
塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。
1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况(如图1所示)，在设计时可以罐状顶部做如下考虑
○1 加厚塑料件
○2 增加加强筋
○3 焊头中间位置避空
1.3尖角
如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化。这种情况可考虑在尖角位加R角。如图2所示。
1.4塑料件的附属物
注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等(如图3所示)。通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：
○1 在附属物与主体相交的地方加一个大的R角，或加加强筋。
○2 增加附属物的厚度或直径。
1.5塑料件孔和间隙
如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减(如图4所示)，根据材料类型(尤其是半晶体材料)和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。
1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构
被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面(如图5所示)，对这种设计应尽量避免。
1.7近距离和远距离焊接
近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内，远距离焊接则大于6mm，超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害，因此，设计时要特别注意要让足够的能量传到加工区域。
远距离焊接，对硬胶(如PS，ABS，AS，PMMA)等比较适合，一些半晶体塑料(如POM，PETP，PBTB，PA)通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。
1.8塑料件焊头接触面的设计
注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工作频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突超等形状最好小于整个塑料面的30%。一滑、圆弧过渡的塑料件表面，则比标准可以适当放宽，且突出位尽量位于塑料件的中部或对称设计。
塑料件焊头接触面至少大于熔接面，且尽量对正焊接位，过小的焊头接触面(如图6所示)，会引起较大损伤和变形，以及不理想的熔接效果。
在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接时，会在塑料件表面留下伤痕。避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜(例如PE膜等)。
焊接线的设计
2 超声波焊接线的设计
超声波焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式：
○1 能量导向
○2 剪切设计
2.1能量导向
能量导向是一种典型的在将被子焊接的一个面注塑出突超三角形柱，能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度，在这种导向中，其材料大部分流向接触面，能量导向是非晶态材料中最常用的方法。
能量导向柱的大小和位置取决于如下几点：
○1 材料
○2 塑料件结构
○3 使用要求
图7所示为能量导向柱的典型尺寸，当使用较易焊接的材料，如聚苯乙烯等硬度高、熔点低的材料时，建议高度最低为0.25mm。当材料为半晶体材料或高温混合树脂时(如聚乙碳)，则高度至少要为0.5mm，当用能量导向来焊接半晶体树脂时(如乙缩荃、尼龙)，最大的连接力主要从能量柱的底盘宽带度来获得。
没有规则说明能量导向应做在塑料件哪一面，特殊情况要通过实验来确定，当两个塑料件材质，强度不同时，能量导向一般设置在熔点高和强度低的一面。
根据塑料件要求(例如水密、气密性、强度等)，能量导向设计可以组合、分段设计，例如：只是需要一定的强度的情况下，分段能量导向经常采用(例如手机电池等)，如图8所示。
2.2能量导向设计中对位方式的设计
上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行检动位必须很小，一般小于0.05mm，基本的能量导向可合并为连接设计，而不是简单的对接，包括对位方式，采用能量导向的不同连接设计的例子包括以下几种：
插销定位：图9所示为基本的插销定位方式，插销定位中应保证插销件的强度，防此超声波震断。
台阶定位：图10所示为基本的台阶定位方式，如h大于焊线的高度，则会在塑料件外部形成一条装饰线，一般装饰线的大小为0.25mm左右，创出更吸引人的外观，而两个零件之间的差异就不易发现。
图11所示台阶定位，则可能产生外溢料。图12所示台阶定位，则可能产生内溢料。图13所示台阶定位为双面定位，可防止内外溢料。
○1 企口定位：如图14所示，采用这种设计的好处是防止内外溢料，并提供校准，材料容易有加强密封性的获得，但这种方法要求保证凸出零件的斜位缝隙，因此使零件更难能可贵于注塑，同时，减小于焊接面，强度不如直接完全对接。
○2 底模定痊：如图15所示，采用这种设计，塑料件的设计变得简单，但对底模要求高，通常会引致塑料件的平行移位，同时底模固定太紧会影响生产效果。
○3 焊头加底模定位：如图16所示，采用这种设计一般用于特殊情况，并不实用及常用。
○4 其它情况：
A：如图17所示，为大型塑料件可用的一种方式，应注意的是下支撑模具必须支撑住凸缘，上塑料件凸缘必须接触焊头，上塑料件的上表面离凸缘不能太远，如必要情况下，可采用多焊头结构。
B：如连接中采用能量导向，且将两个焊面注成磨砂表面，可增加摩擦和控制熔化，改善整个焊接的质量和力度，通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm。
C：在焊接不易熔接的树脂或不规则形状时，为了获得密封效果，则有必要插入一个密封圈，如图18所示，需要注意的是密封圈只压在焊接末端。图19所示为薄壁零件的焊接，比如热成形的硬纸板(带塑料涂层)，与一个塑料盖的焊接。
2.3剪切式设计
在半晶体塑料(如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂)的熔接中，采用能量导向的连接设计也许达不到理想的效果，这是因为半晶体的树脂会很快从固态转变成融化状态，或者说从融化状态转化为固态。而且是经过一个相对狭窄的温度范围，从能量导向柱流出的融化物在还没与相接界面融合时，又将很快再固化。因此，在这种情况下，只要几何原理允许，我们推荐使用剪切连接的结构。
1.超声焊接 2. 振动焊接振动焊接是摩擦焊接过程，其间被焊接的制件在压力下磨擦到一起直到生成的磨擦和剪切热量使接触面达到充分熔融状态。一旦熔融膜已经形成渗入到足够深的沓接区域，相对运动停止，在压力作用下焊缝冷却并固化。振动焊接的材料因素与超声焊接类似 3. 旋转焊接旋熔式塑胶熔接是将塑胶工件相互摩擦所产生之热力，使塑胶工件接触面产生熔解，在靠外在压力、驱动促使上下工件旋转凝固为一体，而定位旋熔是在设定时间旋转，瞬间停在设定的位置上，成为永久性的熔合。旋转熔接机对于超音波范围以外圆形塑胶，适用于不易熔接塑胶，且韧性较高之圆形产品，如：脱水容器，汽机车滤油杯，喷水接头，热水瓶气胆，保温杯，球状玩具，油漆筒，保温锅，过滤心，浮标等。藉高速振动旋转磨擦生热原理，使塑胶加工物熔接表面熔解而达到熔接的效果。 旋转焊接用来连接具有旋转对称接合表面的制件，它属磨擦焊接工艺。是连接可大可小的圆柱形热塑性塑 料制件的最有效的工艺。用旋转焊接技术组装的制件常常具有与周边垂直的连接板等特征。它的生要加工变量 是相对剪切速率、焊接压力和焊接时间。旋转焊接的接头强度取决于材料、接头设计和所用的加工条件；多数 热塑性塑料可达到强的气密封接焊缝。旋转焊接对透射性能不好的材料特别合适。 4. 热板焊接主要通过一个由温度控制的加热板来焊接塑料件。焊接时，加热板置于两个塑料件之间，当工件紧贴住加热板时，塑料开始熔化。在一段预先设置好的加热时间过去之后，工件表面的塑料将达到一定的熔化程度，此时工件向两边分开，加热板移开，随后两片工件并合在一起，当热板停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能超越于原材料强度，整个焊接过程完成。 5. 感应焊接电磁焊接（电感焊接）是利用能达到熔化温度的电感能量连接热塑性制件的方法。也被称作特种插入焊接，此间磁致旋光聚合插入物被一个高频电磁场加热。 6. 接触(电阻)焊电导线或条带被直接放入接头界面，电线连接在电路中且用电阻损失直接加热。热量通过导热性传递给相邻的塑料材料，因此塑性固体在局部区域软化或溶化。断电后，焊接区或冷却，压力使啮合制件彼此接触。设备要求最低，焊接过程简单且速度快，特别适合于焊接很大的制件。但需要损失加热电线，焊接后电线保留在原位，增加了加工成本，且电线的存在也对成品的焊缝强度有不利影响。 7. 热气焊接又称热风焊接。压缩空气或惰性气体（通常为氮气）通常焊枪口的加热器加热到所需温度，喷到塑料表面及焊条上，使得二者熔融后在不大的压力下结合的方法。对氧有敏感性的塑料（如聚酰胺等）应使用惰性气体作为加热介质，其他塑料一般用经过滤的空气即可。气体以及零件必须干燥、无灰尘和油脂 8. 挤出焊接挤出焊接是由热气焊接发展而来的焊接方法。主要较大片型结构的自动焊接。
超声波焊接原理： 超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。 其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 新型的15KHz超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE、PP材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。 超声波焊接工艺： 一、超声波焊接： 以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。 二、铆焊法： 将超声波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。三、埋植： 借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
一、超声波塑料焊接的相容性和适应性： 热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接。 注意：表中所列仅供参考,因为熟知的变化可导致结果略有差异.
哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：超声波金属焊接技术的综合介绍 院系：能源科学与工程学院 专业：能源与动力工程
班级： 1502403 学号： 1150240325 姓名：石嘉成 超声波金属焊接技术的综合介绍 石嘉成1 (1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院） 摘要：本文主要介绍特种焊接中的超声波金属焊接技术，将从超声波焊金属接技术的应用背景、工艺过程、特点及实际应用情况及最新发展等发面展开介绍。通过文献的查阅得到了以下的结论：超声波焊接的应用越来越广泛，它具有能耗低、压力小、速度快、稳定性高、程序简便、精度高等优点，虽然对仪器的要求较高导致成本较高，但是仍不失为一种很有前景的焊接技术。 关键词：超声波焊接；金属；工艺过程；文献查阅
1.超声波金属焊接技术应用背景 超声波金属焊接起源于1950年的美国1。超声波金属焊接在电子工业、电器制造、新材料的制备、航空航天及核能工业、食品包装盒、高级零件的密封技术方面都有很广泛的应用，加上其节能、环保、操作方便等突出优点，对于我国建设资源节约型、环境友好型的现代化社会，超声波金属焊接将发挥很大的促进作用2。 2.超声波焊接技术的原理及工艺过程 2.1超声波金属焊接技术的原理 超声波金属焊接主要过程是被夹持在一起的两块工件受到硬砧和焊接端头之间的静压力，将超声波能量传输给工件顶部，维持短暂的时间，待结合表面之间的摩擦破碎氧化膜和其它沾污，每个表面上暴露出清洁新生的金属，从而使两个表面相互结合。一旦两表面处于一个原于间距内，就会产生金属型结合，由于超声波清理作用是连续的，就没有时间来形成阻碍原于接近的新氧化膜。完成最终的冶金结合时，无电弧和飞溅，无焊缝金属的熔化，铸造组织无熔化，厚度变形也很小3。 2.2超声波金属焊接技术的工艺过程 如图1所示，超声波焊接过程分为4个阶段： 第1阶段：焊头与零件接触，施压并开始振动。摩擦发热量熔化导能筋，熔液流入结合面。随着两零件之间距离的减少，焊接位移量（两零件之间由于熔体流动产生的距离减小值）开始增加。起初焊接位移量快速增加，然后在熔化的导能筋铺展并接触下零件表面时放慢增速。在固态摩擦阶段，发热是由于两表面之间的摩擦能和零件中的内摩擦产生的。摩擦发热使聚合物材料升温至其熔点。发热量取决于作用频率、振幅和压力4。
超声波焊接件的工艺设计 作者：欣宇机械来源：本站原创日期：2014-5-5 17:32:38 点击：1120 属于：行业新闻超声波焊接件的工艺设计-东莞市欣宇超声波机械有限公司 在超声波焊接行业中，很多客户都不知道塑料件焊接，焊接产品优良不只是跟材质，超声波选择机型功率有关系，最容易被忽略的一点是：超声波焊接件的工艺设计，塑料焊接件需要设计有超声线，焊接出来的产品才是比较完美的。那么，超声波焊接件的工艺设计是怎么样的呢？要怎么设计呢？很多客户初步使用超声波焊接，都会对个问题不了解，今天，欣宇小陈为大家讲解：超声波焊接件的工艺设计，希望对朋友有所帮助！ 超声波塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点： 1.是否需要水密、气密。 2.是否需要完美的外观。 3.是否适合焊头加工要求。 4.焊缝的大小（即要考虑所需强度）。 5.避免塑料熔化或合成物的溢出。 超声波焊接质量获得原因： 1.材质 2.上下表面的位置和松紧度 3.焊头与塑料件的妆触面 4.顺畅的焊接路径 5.塑料件的结构 6.焊接线的位置和设计 7.焊接面的大小 8.底模的支持 为了获得完美的、可重复的超声波熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向： 1.围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。 2.最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量（即焊接时间）来完成熔接。 3.找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或齿口之类。 下面就对超声波塑料件设计中的要点进行分类举例说明： 超声波整体塑料件的结构 1.1塑料件的结构 塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。 1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑
★超声波焊接是热塑性塑料在超声波振动作用下，由于表面分子间摩擦生热而使两块塑料熔接在一起的焊接方法。 超声波金属焊接: 1、超声波金属焊接 超声波金属焊接的优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。超声波金属焊接是一种机械处理过程，在焊接过程中，并无电流在被焊件中流过，也无诸如电焊模式的焊弧产生，由于超声焊接不存在热传导与电阻率等问题，因此对于有色金属材料来说，无疑是一种理想的金属焊接设备系统，对于不同厚度的片材，能有效地进行焊接。 超声波焊接原理: 超声波塑料焊接机超声波塑料焊接原理 当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积 原理分析图
超声波焊接优点: 1、超声波塑料焊接优点：焊接速度快，焊接强度高、密封性好；取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件；焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。 2、超声波金属焊接优点：1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。5）、焊接无火花，环保安全。 超声波金属焊接适用产品: 1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。4）、电线与名种电子元件、接点、连接器互熔。5）、名种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。7）、金属管的封尾、切断可水、气密。 超音波的熔焊应用方法: 一、熔接法：以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生摩擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。二、铆焊法：将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。三、埋植：藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。四、成型：本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。五、点焊：A、将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。B、对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。六、切割封口：运用超音波瞬间发振工作原理，对化纤织物进行切割，其优点切口光洁不开裂、不拉丝。超声波金属焊接机2、超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工作间的摩擦功、形变能及有限的温升．接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超
超声波焊接常见缺陷及处理办法 一、强度无法达到欲求标准。 当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合，这些配合是什么呢？ ※塑料材质：ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强，因为两种不同的材质其熔点也不会相同，当然熔接的强度也不可能相同，虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接？我们的答案是绝对可以熔接，但是否熔接后的强度就是我们所要的？那就不一定了！而从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽然ABS 材质己经熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。我们继续加温到270度以上，此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超音波熔接温度，但ABS材质已解析为另外分子结构了！由以上论述即可归纳出三点结论： １.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。
２.塑料材质熔点差距愈大，熔接强度愈小。 ３.塑料材质的密度愈高（硬质）会比密度愈低（韧性高）的熔接强度高。 二、制品表面产生伤痕或裂痕。 在超音波熔接作业中，产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的。因为在超音波作业中会产生两种情形：1.高热能直接接触塑料产品表面 2.振动传导。所以超音波发振作用于塑料产品时，产品表面就容易发生烫伤，而1m/m以内肉厚较薄之塑料柱或孔，也极易产生破裂现象，这是超音波作业先决现象是无可避免的。而在另一方面，有因超音波输出能量的不足(分机台与HORN上模)，在振动摩擦能量转换为热能时需要用长时间来熔接，以累积热能来弥补输出功率的不足。此种熔接方式，不是在瞬间达到的振动摩擦热能，而需靠熔接时间来累积热能，期使塑料产品之熔点到达成为熔接效果，如此将造成热能停留在产品表面过久，而所累积的温度与压力也将造成产品的烫伤、震断或破裂。是以此时必须考虑功率输出(段数)、熔接时间、动态压力等配合因素，来克服此种作业缺失。 解決方法：
超声波线设计 焊接热塑性制品的最普通的方法是超声焊接.这种方法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需的热量.(正弦超声振动) 超声焊接在20-50kHz 的频率范围内发生,其一般振幅范围为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)的声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程通常在0.5-1.5s 内发生.焊接工艺变量包括焊接时间,焊头位置和焊接压力.超声焊接方法可根据焊接时间或焊缝位置(塌陷距离)或焊接能量控制.也对焊接压力和冷却时间提供附加控制. 超声焊接设备通常用来焊接中,小尺寸的热塑性塑料制品,而很大的制品可用多点焊接. 超声焊接设备一般不是在20kHz 就是在40kHz 频率下运行 .20kHz 装置更常用. 接头设计:第一类即最常用的接头类型,在被连接表面的垂直方向上利用超声振动.对接和Z 形接合归入这一类,适用于多数聚合物.第二类超声焊接接头包括与接头表面平行的振动,形成剪切状态.各种类型的剪切和嵌接归入第二类. 能量控制嚣接点与无定形材料一起使用最佳,图1所示较大的能量控制嚣结可在一些不密闭的半结晶材料中应用.
＊剪切接头当焊接半结晶聚合物（或其它难以焊接的聚合物）和需要密封接头号时，一般推荐使用剪切接。需要高强度，高质量接碚的环形和矩形制件都用剪切接头。剪切接
图6 超声焊执着用典型的斜坡接合设计 （a）斜坡接合；改进的斜坡接合（附加公差） 1-溢料槽；2-夹具 斜坡接合具有30°-60°的角且应该在±1°内装配。为附加的熔区材料厚度增加的
＊溢流式铆焊溢流式铆焊用在要求表面为平的或隆起的及锁信制件的厚度被允许使 ●
超声波焊接机的工作原理 超音波焊接机的工作原理是： 是通过振荡电路振荡出高频信号由换能器转化成机械能（即频率超出人耳听觉阈的高频机械振动能），该能量通过焊头传导到塑料工件上，以每秒上几十万次的振动加上压力使塑料工件的接合面剧烈摩擦后熔化。振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接时间小于1秒钟，所得到的焊接强度可与本体相媲美。超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊，也用于铆焊、点焊、嵌入、切除等加工工艺。根据产品的外观来设计模具的大小、形状。 超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。 1、气动传动系统 包括有：过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。 工作时首先由空压机驱动冲程气缸，以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。 2、控制系统 控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时在定时控制下打开气路阀门，气缸加压使焊头下降，以一定压力压住被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然后控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器工作时间，本系统使整个焊接过程实现自动化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自动地完在本次焊接全过程。整个控制系统的顺序是：电源启动一触发控制信号气压传动系统，气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间去除超声发射继续保持一定压力时间退压，焊头回升焊接结束。 3、超声波发生器 （1）功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。
塑料超声波焊接工艺研究进展 高阳赵云峰 （航天材料及工艺研究所北京 100076） 文摘：从焊接设备、焊接材料、工艺参数等方面综述了塑料超声波焊接质量的进展。选择高频焊接设备、使用低熔点、高表面摩擦系数的材料，选择适宜的焊接时间和压力，有利于提高焊接质量，并指出了塑料超声波焊接质量的控制方法和检测手段的发展方向。 关键词超声波焊接，焊接质量，塑料 Development in Research of quality of ultrasonically welded plastic Gao Yang Zhao Yunfeng (Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology, Beijing 100076) Abstract The paper introduces technique of ultrasonic plastic welding. Factors of welding quality include equipment of welding 、 materials of welding 、 parameters of processing and so on. The equipment that has high frequency and t he materials that have low melting point and high external frictional coefficient are easy to weld. Primary parameters affecting welding quality are welding time 、 welding pressure 、 amplitude etc. In addition, development of ultrasonic welded technique in plastic field is proposed. It is useful to carrying out work of ultrasonic plastic welding in future. Keywords ultrasonic welding ， welding quality ， plastic 1 前言 塑料超声波焊接技术是借助超声波使塑料件接触面的分子快速融合在一起的加热连接方法。利用超声波发生器将低频的电能转化为 20 ～ 40KHz 的高频电能，电能通过换能器转化为同频率的纵向机械振动，这种振动通过调幅器和焊头传递给放置在基座上的焊接试样，在机械振动引起的动态机械力作用下使焊接区试样表面温度升高熔化，挤出形成一定厚度的熔化层，焊接后在一定时间内保持压力，直到熔化层冷却凝固成为可靠的接头[1]。 塑料超声波焊接技术有时间短、表面无损坏、非焊接区域不发热等优点，目前已经广泛地应用于航空航天、仪器仪表、食品包装等领域。迄今为止，各国的研究者对它进行了大量的研究工作，主要集中在焊接工艺参数[2 ～ 3]、焊接过程[4]和焊接设备[5]等方面，本文从焊接设备、焊接材料、工艺参数三个方面综述了焊接质量的研究进展情况，并介绍了焊接质量控制方法和检测手段的进展情况。 2 焊接设备 塑料超声波焊接工艺是从金属超声波焊接发展起来的。它最早是由美国琼斯等人在 1950 年提出。 19 世纪 60 年代后，美国、日本、瑞士、英国、德国和前苏联开始在实际生产过程中使用这种技术。美国的 Brason 、声能器材公司、日本的海上电机株式会社、松下电气、德国的 KLN 公司以及俄罗斯、瑞典都研制生产了塑料超声波焊接设备，设备的频率一般在 20 ～40kHz 之间，功率一般在几百瓦到几十千瓦之间[6]。现阶段焊接设备的研究主要集中在提高焊接功率和频率以及采用新型振动模式等方面，出现了 40KHz 以上的超声波振动系统[7~8]，以及横向[9][9] 、扭曲[10]、以及纵向－横向[11]等复振动模式的设备，用此设备来焊接声发射特性较差的材料。此外，田修波等[12]对塑料超声波的气动加压系统进行研究，研制压力可变的塑料超声波焊接机，能得到更好的焊接质量。 3 焊接材料
超声波焊接的焊点，应有高的接合强度和合格的表面质量，除了表面不能有明显的挤压坑和焊点边缘的凸出以外，还应注意与上声极接触处的焊点表面情况，不允许有裂纹和局部未熔合，因此，超声波焊接的形式选择、接头设计和焊接参数选择非常重要。 一、超声波焊接特点 1) 可焊接的材料范围广，可用于同种金属材料、特别是高导电、高导热性的材料（如金、银、铜、铝等）和一些难熔金属的焊接，也可用于性能相差悬殊的异种金属材料（如导热、硬度、熔点等）、金属与非金属、塑料等材料的焊接，还可以实现厚度相差悬殊以及多层箔片等特殊结构的焊接。 2) 焊件不通电，不需要外加热源，接头中不出现宏观的气孔等缺陷，不生成脆性金属间化合物，不发生像电阻焊时易出现的熔融金属的喷溅等问题。 3) 焊缝金属的物理和力学性能不发生宏观变化，其焊接接头的静载强度和疲劳强度都比电阻焊接头的强度高，且稳定性好。 4) 被焊金属表面氧化膜或涂层对焊接质量影响较小，焊前对焊件表面准备工作比较简单。 5) 形成接头所需电能少，仅为电阻焊的5％；焊件变形小。 6) 不需要添加任何粘结剂、填料或溶剂，具有操作简便、焊接速度快、接头强度高、生产效率高等优点。超声波焊接的主要缺点是受现有设备功率的限制，因而与上声极接触的焊件厚度不能太厚，接头形式只能采用搭接接头，对接接头还无法应用。 二、超声波焊接的分类 超声波焊接分类按照超声波弹性振动能量传入焊件的方向，超声波焊接的基本类型可以分为两类：一类是振动能量由切向传递到焊件表面而使焊接界面产生
相对摩擦，这种方法适用于金属材料的焊接；另一类是振动能量由垂直于焊件表面的方向传入焊件，主要是用于塑料的焊接。常见的金属超声波焊接可分为点焊、环焊、缝焊及线焊；近年来，双振动系统的焊接和超声波对焊也有一定的应用。 （1）点焊点焊是应用最广的一种焊接形式，根据振动能量的传递方式，可以分为单侧式、平行两侧式和垂直两侧式。振动系统根据上声极的振动方向也可以分为纵向振动系统、弯曲振动系统以及介于两者之间的轻型弯曲振动系统。功率500W以下的小功率焊机多采用轻型结构的纵向振动；千瓦以上的大功率焊机多采用重型结构的弯曲振动系统；而轻型弯曲振动系统适用于中小功率焊机，它兼有上述两种振动系统的优点。 （2）环焊环焊方法如图5所示，主要用于一次成形的封闭形焊缝，能量传递采用的是扭转振动系统。焊接时，耦合杆4带动上声极5作扭转振动，振幅相对于声极轴线呈对称分布，轴心区振幅为零，边缘位置振幅最大。该类焊接方法最适合于微电子器件的封装工艺，有时环焊也用于对气密性要求特别高的直线焊缝的场合，用来代替缝焊。由于环焊的一次焊缝的面积较大，需要有较大的功率输入，因此常常采用多个换能器的反向同步驱动方式。 （3）缝焊与电阻焊中的缝焊类似，超声波缝焊实质上是由局部相互重叠的焊点形成一条连续焊缝。缝焊机的振动系统按其滚轮振动状态可分为纵向振动、弯曲振动以及扭转振动三种形式（图6）。其中最常见的是纵向振动形式，只是滚轮的尺寸受到驱动功率的限制。缝焊可以获得密封的连续焊缝，通常焊件被夹持在上下滚轮之间，在特殊情况下可采用平板式下声极。 （4）线焊它是点焊方法的一种延伸，利用线状上声极，在一个焊接循环内形成一条狭窄的直线状焊缝，声极长度就是焊缝的长度，现在可以达到150mm，这种方法最适用于金属薄箔的封口。 （5）双超声波振动系统的点焊：上下两个振动系统的频率分别为27kHz和20kHz（或15kHz），上下振动系统的振动方向相互垂直，焊接时二者作直交振动。当上下振动系统的电源各为3kW时，可焊铝件的厚度达10mm，焊点强度达到材料本身的强度。双超声波振动系统多用于集成电路和晶体管细导线的焊接，虽然焊接方法与点焊基本相同，但焊接设备复杂，要求设备的控制精度高，以便实现焊点的高质量和高可靠性焊接。
一、超声波金属焊接基础知识 1、原理 超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。 2、焊接优点： 1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。 2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。 3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。 4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。 5）、焊接无火花，环保安全。 3、超声波金属焊接适用产品： 1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。. 2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。. 3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。 4）、电线与名种电子元件、接点、连接器互熔。 5）、名种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。 6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。 7）、金属管的封尾、切断可水、气密。 4、振幅参数 振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一间公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。 5、频率参数 任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40 KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围，如一般设定为±0.5 KHz，在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时，都会对谐振频率作调整，要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊头，我们焊头的频率会控制在19.90—20.10 KHz，误差为5‰。 6、节点 焊头、变幅杆均被设计为一个工作频率的半波长谐振体，在工作状态下，两个端面的振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。节点位置一般设计为固定位，但通常的固定位设计时厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，对于叫声通常用橡胶圈同其它部件隔离，或采用隔声材料进行屏蔽，能量损失在设计振幅参数时予以考虑。 7、网纹 超声波金属焊接通常会在焊接位表面，底座表面设计网纹，网纹设计的目地在于防止金属件的滑动，尽可
超声波焊接结构汇总
基本术语以及定义： 超声波熔接： 以超声波频率振动的焊头，在预定的时间及压力下，磨擦生热，令塑胶接面相互熔合，既牢固，又方便快捷 说起热塑塑料的可焊接力，不能不说到超音波压合对各种树脂的要求。其最主要的因素包括聚合物结构，熔化温度、柔韧性（硬度）、化学结构。 聚合物结构 非结晶聚合物分子排列无序、有明显的使材料逐步变软、熔化及至流动的温度（Tg玻璃化温度）。这类树脂通常能有效传输超音速振动并在相当广泛的压力/振幅范围内实现良好的焊接。 半结晶型聚合物分子排列有序，有明显的熔点（Tm熔化温度）和再度凝固点。固态的结晶型聚合物是富有弹性的，能吸收部分高频机械振动。所以此类聚合物是不易于将超声波振动能量传至压合面，帮要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化热度）才能把半结晶型的结构打断从而使材料从结晶状态变为粘流状态，这也决定了这类材料熔点的明显性，熔化的材料一旦离开热源，温度有所降低便会导致材料的迅速凝固。所以必须考虑这类材料的特殊性（例如：高振幅、接合点的良好设计、与超音夹具的有效接触、及优良的工作设备）才能取得超声波焊接的成功。 聚合物：热塑性与热固性 将单体结合在一起的过程称为“聚合”。聚合物基本可分为两大类：热塑性和热固性。热塑性材料加热成型后还可以重新再次软化和成型，基所经历的只是状态的变化而已-这种特性使决定了热塑性材料超音波压合的适应性。热固性材料是通过不可逆反的化学反应生成的，再次加热或加压均不能使已成型的热固性产品软化，所以传统上一直认为热固性材料是不适合使用超音波的。 熔化温度 聚合物的熔点越高，其焊接所需的超音波能量越多. 硬度（弹力系数） 材料的硬度对其是否能有效传输超音速振动是很有影响的。总的说来，愈硬的材料其传导力愈强。 超声波焊接常见缺陷及处理办法
超声波焊接 什么是超声波焊接？ 超声波焊是一种快捷，干净，有效的装配工艺，用来装配处理热塑性朔料配件，及一些合成构件的方法。目前被运用的朔胶制品与之间的粘结，塑胶制品与金属配件的粘结及其它非塑胶材料之间的粘结！它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺是一种先进的装配技术！再说明一下,超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果超声波的优点：1，节能2，无需装备散烟散热的通风装置3，成本低,效率高4，容易实现自动化生产！ 接下来说明一下1,超声波焊接机的工作原理!超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置！！振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化，振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键，整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料!!焊接：指的是广义的将两个热塑性塑料产品熔接的过程。当超音停止振动时，
固体材料熔化，完成焊接。其接合点强度接近一整块的连生材料，只要产品的接合面设计得匹配，完全密封是绝对没有什么问题的，碟合：熔化机械锁形成一个材质不同的塑料螺栓的过程。嵌入：将一个金属无件嵌入塑料产品的预留孔内。 具有强度高，成型周期短安装快速的优点！！类似于模具设计中的嵌件！ 弯曲/生成音波将配件的一部分熔化再组成一个塑料的突起部位或塑料管或其它挤出配件。这种方式的优势在于处理的快速，较小的内压，良好的外观及对材料本性的克服。点悍点焊是对没有预留也或能源控制的两个热塑塑料组件的局部焊接。点焊也能产生一个强有力的粘合构造，尤其适合一些大型配件、有突起的塑料片或浇注的热塑塑料以及那些结构复杂、难以进入接合面的产品。剪切切和封口一些有序与无序的热塑材料的超音波工艺。用这种方法密封的边缘不开裂，且没有毛边、卷边现象。纺织品/胶片的密封纺织品品及一些胶片的密封也可用到超音波。它可对胶片实行紧压合，还可对纺织品进行整洁的局部剪切与密封。缝合的同时也起到了装饰的作用。影响超音波焊接的因素说起热塑塑料的可焊接力，不能不说到超音波压合对各种树脂的要求。其最主要的因素包括聚合物结构，熔化温度、柔韧
超声波焊接 超声波焊是一种快捷，干净，有效的装配工艺，用来装配处理热塑性朔料配件，及一些合成构件的方法。目前被运用的朔胶制品与之间的粘结，朔胶制品与金属配件的粘结及其它非朔胶材料之间的粘结！ 它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺是一种先进的装配技术！超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果 一、超声波的优点： 1，节能 2，无需装备散烟散热的通风装置 3，成本低,效率高 4，容易实现自动化生产！ 目前工厂常用的超声波焊接机 二、超声波焊接机的工作原理! 超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz 的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。 焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置！！ 振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化，振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键，整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料!!
三、超声波焊接的应用领域 目前被运用的朔胶制品与之间的粘结，朔胶制品与金属配件的粘结及其它非朔胶材料之间的粘结！ 四、超声波焊接的工艺 焊接： 指的是广义的将两个热塑性塑料产品熔接的过程。当超音停止振动时， 固体材料熔化，完成焊接。其接合点强度接近一整块的连生材料， 只要产品的接合面设计得匹配， 完全密封是绝对没有什么问题的， 碟合： 熔化机械锁形成一个材质不同的塑料螺栓的过程。 嵌入： 将一个金属元件嵌入塑料产品的预留孔内。 具有强度高，成型周期短安装快速的优点！！ 类似于模具设计中的嵌件！ 弯曲/生成 音波将配件的一部分熔化再组成一个塑料的突起部位或塑料管或其它挤出配件。这种方式的优势在于处理的快速，较小的内压，良好的外观及对材料本性的克服。 点悍 点焊是对没有预留也或能源控制的两个热塑塑料组件的局部焊接。点焊也能产生一个强有力的粘合构造，尤其适合一些大型配件、有突起的塑料片或浇注的热塑塑料以及那些结构复杂、难以进入接合面的产品。 剪切 切和封口一些有序与无序的热塑材料的超音波工艺。用这种方法密封的边缘不开裂，且没有毛边、卷边现象。 纺织品/胶片的密封纺织品品及一些胶片的密封也可用到超音波。它可对胶片实行紧压合，还可对纺织品进行整洁的局部剪切与密封。缝合的同时也起到了装饰的作用。 聚合物：热塑性与热固性 将单体结合在一起的过程称为“聚合”。聚合物基本可分为两大类：热塑性和热固性。热塑性材料加热成型后还可以重新再次软化和成型，基所经历的只是状态的变化而已-这种特性使决定了热塑性材料超音波压合的适应性。热固性材料是通过不可逆反的化学反应生成的，再次加热或加压均不能使已成型的热固性产品软化，所以传统上一直认为热固性材料是不适合使用超音波的。 影响超音波焊接的因素 说起热塑塑料的可焊接力，不能不说到超音波压合对各种树脂的要求。其最主要的因素包括聚合物结构，熔化温度、柔韧性（硬度）、化学结构。
报告名称：超声波焊接机IQ确认方案和报告 设备型号：KEB-1526 设备编号：FH-SB005 方案编号：EQP-ED-003 版本号：01 1. 目的Objective 证明超声波焊接机，型号：KEB-1526,编号:FH-SB005的安装符合公司规范及供应商的建议。 2. 设备描述 该超声波焊接机设备工作原理是利用工件接合面间高频率振动摩擦，使分子间急速产生热量，此
时热量足够熔化工件时，停止发振，通过空气压力，使其凝固成型，达到焊接目的; 3.职责Responsibility 4. IQ确认内容 4.1 设备信息确认 4.1.1 验证目的：检查设备是否满足采购要求 4.1.2 验证依据：合同 4.1.3 验证方法：核实设备相关资料 4.1.4 验证内容： 验证结果 确认人/日期：复核人/日期： 4.2设备资料检查 4.2.1验证目的：检查设备是否满足合同内的要求，文件完整性等 4.2.2 验证依据：合同、供应商的随机文件 4.2.3 验证方法：核实设备相关资料 4.2.4 验证内容：
验证结果： 确认人/日期：复核人/日期：4.3 安装环境条件确认 4.3.1 验证目的：确认设备工作环境的符合性 4.3.2 验证依据： ?JGJ71-90 《洁净室室验收及验收规范》; ?GB50073-2001《洁净厂房设计规范》; ?YY0033:2000《无菌医疗器具生产管理规范》 4.3.3 验证方法： 4.3.4 验证内容： 验证结果： 确认人/日期：复核人/日期：4.4 计量器具校准确认 4.4.1 验证目的：确认设备附属量具均经过校验并在有效期内
塑料的超声波焊接技术缺陷及预防 目前常用的各种零件焊接方式 1．超声波焊接 2，振动焊接 3，旋转焊接 4，热板焊接 5．感应焊接 6，接触电阻焊接 7，热气焊接 8，挤出焊接 超声波焊接和旋转焊接是我们实际中在塑胶产品上应用的最多，最广泛的。接下来只就针对这两种焊接工艺做讲述。其它的焊接工艺，有兴趣的朋友可以自已找资料学习研究和是私下找我商讨也行。 首先，我们一定要真正弄清焊接的原理，只有这样，才能设计出好的焊接结构，才能在这种结构上成为真正的工程师，不然你的所谓经验和资料，都将成为你的绊脚石。 一,焊接的原理： 几乎所有的焊接，都是将两焊接零件的焊接端面分子产生运动，使它们相互扩散，相互缠结。达到相互连接的目的。 如我们的超声波焊接就是利用焊头的高频振动,使两焊接零件高频磨擦，将机械能转化为热能，热能将两焊接面的分子溶解，恢复其活性，
然后在外作用力的辅助下，分子相互缠结来达到焊接目的， 而我们通常用的502胶水，或是其它粘接剂，胶水本是一种高腐蚀的液体，它将焊接面的分子膨涨，恢复其活性，然后在外作用力的辅助下，分子相互缠结来达到焊接目的。其实不难明白。焊接就是一个让分子相互缠结的过程。 二,超声焊接剖析： 2.1:超声波焊接设备，相信各位都有见过，还是再来哆嗦一下。如图：
由上图我们不难明白，超声焊的焊接原理： 1,输入低频电 --->? ---?2.通过电源箱变频，转换成高频电输出> 3.通过变压器装置将高电频信号转换成机械振动。原理就和电铃一样，都是电磁场的高频切换来实现，这个就是我们所谓的超声了。--->? ---?4.通过振幅变压器整合振幅> ---?5.输出能量，将焊头引至高频振动> ---?6.焊头将塑胶零件高频摩擦，产生热能。使塑胶熔化。> 7.风压装置同时下压运动.将两零件融合在一起，然后冷却，达到粘结目的。 接下来着重讲下超声装备各部件的基本参数： 通过电源箱变频后，其输出频率通常在20~50kHZ之间，(20kHZ最常用)其振幅通常在15~60um.也有时候会将其频率调成15Khz.这种声频率适合用来超声较大制件或是较软的材料，如大型的PP材料外壳等。一但将超声将塑胶局部熔化后，超声会立即停止，通常这个超声过程会在0.5~1.5S内完成。 另外一个要了解的是焊头的材料选择： 总体上来讲，如果是用来超声塑胶，我们一般一般选用质量较轻，强度较好，高耐摩擦，超声传导较优秀的金属材料来制作。如我们通常用的有，钛，铝，或是其它合金。 如果是用来作金属+塑胶嵌件超声，(可参考我的嵌件设计教程：
超声波线束焊接工艺优势 发表时间：2019-03-12T10:25:00.360Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：陈钰 [导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国的超声波线束焊接技术有了很大进展。 徐州徐工汽车制造有限公司江苏省徐州市 221100 摘要：随着科学技术的发展，我国的超声波线束焊接技术有了很大进展。在众多线束中，尤以铜质材料的线束应用最为广泛。由于铜制线束在这些设备中的长度可能高达几公里，所以为了便于能量和控制信号的传播，这些线束都是通过焊接或者压接的方式灵活有序地连接组织在一起的。超声波线束焊接作为一种线束之间的连接方式，以其独特的优点逐渐在那些对高质量电气结合性能的金属线束相关行业成为主流。 关键词：超声波焊接；发展状况；发展趋势 引言 超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的接合。无论是超声波塑料焊接还是超声波金属焊接，基本原理都大致相同，但是由于金属材料与塑料的差异，超声波金属焊接要求有更高的精度以及更高的功率容量和低的阻抗，因此对超声波发生器和换能器等组件的要求更加严苛，正是这些要求，使得早期用于焊接塑料的超声波焊接装置和技术不能胜任金属材料的焊接。 1概述 ①超声波：一种高于人类听力上限的声波。由于它可以产生高频率的振动，使得我们可以利用它来进行非铁金属焊接。②线束：线束是为一定的负载源提供电力或者信号的载体，其在设备内部就像血管和神经网络一样分布广泛，传输能量和控制信号。所以线束广泛应用于汽车、工程机械设备、农用设备、轮船、航空航天设备、家用电器等行业。而在众多线束中，尤以铜质材料的线束应用最为广泛。由于铜制线束在这些设备中的长度可能高达几公里，所以为了便于能量和控制信号的传播，这些线束都是通过焊接或者压接的方式灵活有序地连接组织在一起的。 2超声波金属焊接原理 超声波金属焊接是在19世纪30年代偶然发现的。当时在做电流点焊电极加超声振动试验时，发现不通电流也能焊接上，因而发展了超声金属冷焊技术。超声波焊接虽然发现较早，但是到目前为止，其作用机理还不是很清楚。它类似于摩擦焊，但有区别，超声波焊接时间很短，局部焊接区温度低于金属的再结晶温度；它与压力焊也不相同，因为所加的静压力比压力焊小得多。一般认为在超声波焊接过程中的初始阶段，切向振动除去金属表面的氧化物，并使粗糙表面的突出部分产生反复的微焊、变形和破坏而使接触面积增大，同时使焊区温度升高，在焊件的界面处产生塑性变形。在接触压力的作用下，相互接近到原子引力能够发生作用的距离时，即形成焊点。目前较为公认的一种对超声波金属焊接原理的解释为：焊接金属材料时，由超声波发生器产生超生频率振动电流，再由换能器利用逆压电效应使之转换成弹性机械振动能，并通过声学系统向焊件输入。两被焊工件的接触界面在静压力和弹性振动能量的共同作用下，通过摩擦、温升和变形，使氧化膜或其他表面附着物被破坏，并使纯净界面之间金属原子无限接近，产生结合与扩散，实现可靠连接。 3传统与现代的工艺区别 传统的电阻焊接方式在焊接时向线束输送大电流，导致线束金属温度急剧升高，直至熔融状态，从而破坏了金属固有的原子排列结构，导致焊接点的电阻显著升高，在电气传输过程中这个焊接点的电压降明显增大，不利于能量和信号的传输。同时也会导致焊接点的金属被氧化，从而使得焊接点容易发生脆性断裂。超声波线束焊接则是通过焊头将超声频率(超过人耳所能听到的声音频率)的机械振动能量施加在金属线束上，同时在金属线束上施加一定的压力，从而使得金属材质在一定的温升下产生原子之间的相互渗透和扩散，最终形成稳定的结合层实现线束之间的结合。而且超声波焊接的温升很有限，远远没有达到金属的熔点，所有金属固有的原子排列结构没有被破坏，焊接点保持金属导体特性，电阻基本没有变化，电压降小到可以忽略不计。同时因为金属固有的原子排列结构没有被破坏，金属线束的机械强度也就没有任何损失。同时超声波线束焊接相比传统的电阻焊接，由于不需要通过大电流促使金属温升到熔融状态，焊接时间大大缩短(一秒以内)，焊接效率显著提升，焊接过程既快速又节能。 4超声波焊接对导线摆放操作要求 在进行超声波焊接时，需要设置有关参数，比如：导线截面积、导线对齐方式、压强、焊接间距、振幅、宽度、压力、能量等。焊接过程中，导线应垂直重叠排列，并且大截面线应在下面靠近焊接工具头，以使焊接充分；导体应紧靠铁砧面放置，彼此紧贴在一起，以使焊接后有足够的坚固性；导体重叠的长度一般设置成13~15mm，重叠长度太短焊接强度不易保证，重叠长度太长焊接端头易形成翘起，对下道工序操作不便。焊接处表面不允许出现氧化、断丝、缺损和绝缘层熔化现象。 5关键的耗材问题 另外一种传统的线束连接方式是采用U型连接端子的冷冲压接，其需要根据节点线径总和选择尺寸合适的U型端子和压接设备，每个尺寸的U型端子都要定制专门的压接模具和钳口，通过冲压的方式将线束借助U型端子连接在一起。U型连接端子的冷冲压接在焊接点只是不同线束压接在一起，没有原子之间的渗透和扩散，所以焊接点电阻比较大，电压降比较显著。而它的冷冲压接的监控只有压力一个参数，压接品质不易控制。相反，超声波线束焊接不需要任何耗材(如U型端子)和定制不同尺寸的模具和钳口，焊接成本大大降低。同时在焊接过程中，通过监控超声波焊接能量、时间、振幅和压力可以在线监控焊接品质，确保焊接品质的一致性。 6制约国内超声波金属焊接技术发展的几个关键因素 (1)换能器功率：换能器是超声波焊接设备的核心部件，金属超声波焊接要求换能器有大的功率容量、长时间的小衰减。国内大部分公司的20KHz换能器往往只能承受约1500W的负载，这和国际上领先制造商的同类产品能达到5000W还存在很大的差距，国内也尚未有见到掌握大功率超声波换能器的推-挽技术的报道。(2)超声波发生器：稳定的超声波发生器的要求必须具有频率自动跟踪功能，这样可以保证换能器系统能够始终工作在谐振状态，即达到焊头振幅的最大化。国内很多公司采用的是自激式的全桥或半桥电路，不具备频率自动跟踪的功能。这样造成的问题是当电感及电容的参数确定时，发生器的谐振频率就是个定值，不会随着温度或负载的变化而变化，而焊头及换能器的频率会随着温度及负载的变化而产生偏移，这样，焊头的振幅就会随着频率的偏移而大幅下降，这直接会导致焊接参数的变化，影响焊接稳定性。(3)焊头材料的性能：超声波金属焊接要求有高度耐磨的焊头，这样就要求焊头材料具有高硬度的性质，而超声波焊接技术本