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杏彩网站登录平台超声波焊接的原理是什么?

发布时间:2024-12-23 06:47:11

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来源:杏彩官网网页版本登录 作者:杏彩网页入口

  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熔合,常见为金属焊接,塑料焊接等。

  超声波焊接过程:超声波焊焊缝的形成主要由振动剪切力、静压力和焊区的温升三个因素所决定。综观焊接过程,超声波焊经历了如下三个阶段。(1)摩擦去污阶段:在振幅为几十微米的振动摩擦力的作用下,工件表面的油污、氧化物等杂质被排出,金属表面露出。(2)应力及应变阶段:变化频率为几千次/秒的剪切应力也是造成振动摩擦的原因,在工件间发生局部连接后,这种振动的应力和应变将形成金属间实现冶金结合的条件。(3)固相连接阶段:在上述两个阶段中,由于弹性滞后、局部表面滑移和塑性变形的综合结果,焊接区局部温度升高。焊接区产生了扩散及相变、再结晶和金属键合等冶金过程,形成固相连接。

  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件间的摩擦功、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.超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接.可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。

  超声波发生器是一个变频装置,它将工频电流转变为超声波频率(15-60khz)的振荡电路;换能器则利用逆压电效应转换成弹性机械振动能;传振杆、聚能器用来放大振幅,并通过耦合杆上声极传递到工件。换能器、传振杆、聚能器、耦合杆及上声极构成一个整体,称之为声学系统。由上声极传输的弹性振动能量是经过一系列的能量转换及传递环节产生的。声学系统中各个组元的自振频率,将按同一个频率设计,当发生器的振荡电泫频率与声学系统的自振频率一致时,系统即产生谐振(共振),并向工件输出弹性振动能。

  金属焊接方式:锂电池技术中,涉及到的金属焊接方式有三种:铜/铝箔到极片(foiltotab),极片到极片(tabtotab),极片到极耳(tabtobus)。其中,铜/铝箔焊接到极片上,难度最大。因为金属焊接的两端采用不同厚度和材料的金属,一端(tab)相对较厚(例如0.2mm),另一端由多层极薄的金属片构成。下图展示了一个锂离子电池单元的剖面图。

  其中,极箔到极片的焊接,是将电池内部所有阴阳极箔连接到对应的极片上,从而将电池内部能量传递到外部。数以百计的锂电池单元构成典型的锂电池组。各电池单元之间采用串联或者并联方式组合,如果一个极箔与极片连接出现故障,那么将导致整个电池组的输出故障。因此,极箔与极片之间稳健牢固的连接,至关重要。

  上述多层箔片到极片的连接,是采用超声波金属焊接(UMW),该工艺过程如下图所示。UMW非常适合于不同金属材料(如铜,铝和镍)之间的焊接。两个金属件通过压力压紧,以超声波高频(通常是20Khz-40Khz)进行相对振动,摩擦产生的热量可以消除金属表面的氧化物和污染物,同时两个形成“光滑”的金属表面。此时,在适当的压力和热量下,两者之间形成了焊缝。

  相信大家都知道在严寒的天气里,手掌摩擦会出现热的感觉,摩擦的速度越快温度也愈高,这类由速度和介质摩擦所产生的温度成正比。

  在超声波的速度和塑胶的震动摩擦中,也产生高过材料熔点的温度,但这一高过材料熔点的温度并非自然造成,而是经过一系列作用而来的。是先造成电源信号给由震荡子结合超声波换能器的震动系统,发出15000~20000次/秒振动频率,这时若用手去触碰,会感觉到温度约为60~80℃(视超声波塑焊机器功率大小),而塑料熔点如ABS最少也是有120℃上下,此类温度是没法熔接的。因此,需要装上能量扩大器即超声波专用模貝(HORN),使温度扩大1~4倍(视塑料熔点与材料特点而定)

  这如同小时候玩水管,把出水端挤成小孔,水流就会变强并且喷得更远,这就是扩大集束原理。此时再相互配合气压等动力装置进行塑胶熔接,超珠海中山韶关灵科超声波告诉你超声波焊接振动与传导的理论声波熔接基础理论就是这样的。

  当然如何把超声波速率(頻率)与塑料材料(物质),摩擦造成的温度(震幅),导入塑胶产品,使之变成所需要的,这门大学问分成三类,即模具加工,模貝搭建方法与熔接生产加工标准设置。而这种技术性便是根据超声波熔接基础理论的特性震动与传输所作为设计理论。

  超声波焊接的原理是:超声波焊接是高频震落膜材焊接,通过能量转换系统将发生器产生的高压和高频信号转换为高频机械振动,并传导到需要焊接的塑料件上,通过塑料件之间的高速摩擦是温度达到塑料件本身的熔点,塑料件焊接位置就会融化粘合在一起,当超声波焊头震东停止,塑料件在一定压力下冷却,填充间隙,可以达到完美的焊接效果。超声波焊接操作简单、焊接速度快、焊接强度高、生产效率高

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