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超聲波金屬焊接機在焊接中的基礎知識

超聲波機金属焊接机在超声波行业中已广泛应用,但还有很多朋友还不是很了解超声波金属焊接机的基础知识,下面由南方力劲小编来为大家解读一下超聲波機金属焊接机在焊接中的基础知识:

一、超聲波機金属焊接基础知识 

1、 原理 

超聲波機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)、焊接後導電性好,電阻系數極低或近乎零。 

3)、對焊接金屬表面要求低,氧化或電鍍均可焊接。 

4)、焊接時間短,不需任何助焊劑、氣體、焊料。 

5)、焊接無火花,環保安全。 


3、超聲波金屬焊接適用産品: 

1)、鎳氫電池鎳氫電池鎳網與鎳片互熔與鎳片互熔。. 

2)、锂電池、聚合物電池銅箔與鎳片互熔,鋁箔與鋁片互熔。. 

3)、電線互熔,偏結成一條與多條互熔。 

4)、電線與名種電子元件、接點、連接器互熔。 

5)、名種家電用品、汽車用品的大型散熱座、熱交換鳍片、蜂巢心的互熔。 

6)、電磁開關、無熔絲開關等大電流接點,異種金屬片的互熔。 

7)、金屬管的封尾、切斷可水、氣密。 

 

4、 振幅参数 

振幅對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數,相當于鉻鐵的溫度,溫度達不到就會熔接不上,溫度過高就會使原材料燒焦或導致結構破壞而強度變差。因爲每一間公司選擇的換能器不同,換能器輸出的振幅都有所不同,經過適配不同變比的變幅杆及焊頭,能夠校正焊頭的工作振幅以符合要求,通常換能器的輸出振幅爲10—20μm,而工作振幅一般爲30μm左右,變幅杆及焊頭的變比同變幅杆及焊頭的形狀,前後面積比等因素有關,形狀來說如指數型變幅、函數型變幅、階梯型變幅等,對變比影響很大,前後面積比與總變比成正比。貴公司選用的是不同公司品牌的焊接機,非常簡單的方法是按已工作的焊頭的比例尺寸制作,能保證振幅參數的穩定。 

 

5、 频率参数 

任何公司的超聲波焊接機都有一个中心频率,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 

焊頭、變幅杆均被設計爲一個工作頻率的半波長諧振體,在工作狀態下,兩個端面的振幅非常大,應力非常小,而相當于中間位置的節點振幅爲零,應力非常大。節點位置一般設計爲固定位,但通常的固定位設計時厚度要大于3mm,或者是凹槽固定,所以固定位並不是一定爲零振幅,這樣就會引致一些叫聲和一部分的能量損失,對于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離,或采用隔聲材料進行屏蔽,能量損失在設計振幅參數時予以考慮。 

 

7、 网纹 

超聲波金屬焊接通常會在焊接位表面,底座表面設計網紋,網紋設計的目地在于防止金屬件的滑動,盡可能將能量傳遞到熔接位。網紋設計一般有方形、菱形、條形網紋。黃金手飾等金屬包覆焊頭與底座根椐要求不能設計紋路,網紋的大小與深淺根據具體的焊接材料要求來確定。 

 

8、 加工精度 

超聲波焊頭因爲工作于高頻振動情況下,應盡量保持一個對稱設計,以避免聲波傳遞的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動(我們所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動的縱向傳遞,對于整個諧振系統而言),不均衡振動能導致焊頭發熱及斷裂。超聲波焊接應用于不同行業對加工精度要求是不同的,對于特別薄的工件如锂離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的要求非常高,我們所有的加工設備均采用數控設備(如加工中心等),這樣才能保證加工出來的精度符合要求。 

 

9、 使用寿命 

一只焊頭的使用壽命關鍵決定于兩個方面:一、材料,二、工藝 

材料方面:超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好(聲波傳遞過程中機械損耗小)好的特點,所以非常常用的材料爲鋁合金及钛合金,但超聲波金屬焊接要求焊頭耐磨損(要求較高的硬度),使材料的選擇變得比較困難,因爲硬度和韌性似乎是天生對立的,這就要求我們選擇非常高要求的材料,我們選擇的優質鋼村料能夠比較好地解決這個矛盾,使焊頭的有效壽命盡量地提高。 

工藝方面:包括有加工工藝及後續處理工藝,加工工藝在前面已詳細描述過,後續處理包括熱處理及參數的修整,基于我公司選擇的材料,我們有獨創的熱處理工藝去保證;在每一個焊頭制作完成後,單獨都要進行參數的測定及調整,以保證出品。 


10、 金属相熔性

上圖互熔性謹供參考,具體應以實驗爲准 

二、故障分析

1、發熱

焊頭在工作時會有一定的發熱現象,這是由于材料本身的機械損耗及焊件發熱傳導所致。焊頭發熱是否正常判斷標准爲不帶負載(即不接觸工件)時,連續發射超聲波半小時以上,溫度不能夠超過50-70℃,如發熱曆害,證明焊頭已損壞或材料不合格,需要更換。

2.嘯叫

當焊頭工作時出現嘯叫時,應分析以下原因: 

① 安装螺丝是否已松动 

② 焊头是否产生裂纹 

③ 焊头是否和不应接触的物件相接触。

3.過載

當發生器發出過載警報時,應按如下步驟進行檢查:

① 空载测试,如工作电流正常,则可能是焊头接触到不应接触的物件或焊头与焊座之间的参数调节出现故障。 

② 空载测试不正常时,应首先观察焊头是否有裂纹,安装是否牢固,然后拆下焊头再进行空载测试,排除是否是换能器+变幅杆出现问题,一步步进行排除。排除掉换能器+变幅杆出现故障的可能性后,将新的焊头拆换以判断。 

③ 有时会出现空载测试正常,而不能正常工作的情况,有可能是焊头等声能原件内部发生变化,导致声能传递不畅,这里有一个比较简单的判断方法:手触摸法。正常工作的焊头或变幅杆表面工作时振幅是非常均匀的,手摸上去是丝绒般的顺滑,当声能传递不畅时,用手摸上去会有气泡或毛刺的感觉,这时就要采用排除法去排除有问题的部件。发生器不正常时,也能产生同样的情况,因为正常来说检测换能器输入波形时应为顺滑的正弦波,当正弦波上有尖峰或不正常波形时也能产生这种现象,这时可以用另外一整枝声能元件替换以判别。

超聲波機是超声波设备的总称,欣宇超聲波機焊接是将超声波通过焊头传导至塑料加工零件上,使两塑料接合面因受超声波作用而产生剧烈摩擦,摩擦热使塑料接合面熔化而完成胶合。该技术具有速度快,焊缝牢固等优点,更重要的是可使塑料产品生产加工自动化。超聲波點焊機塑料焊接機可進得塑料熔接、埋植、成形、鉚接、點焊、切除、縫合等操作。只要焊頭加以改變即可一機做多種應用。

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