① 超声波金属焊接机的基础知识
1、超声波金属焊接机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(Transcer)、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,尽可能将能量传递到熔接位。网纹设计一般有方形、菱形、条形网纹。黄金手饰等金属包覆焊头与底座根椐要求不能设计纹路,网纹的大小与深浅根据具体的焊接材料要求来确定。
8、 加工精度
超声波焊头因为工作于高频振动情况下,应尽量保持一个对称设计,以避免声波传递的不对称性导致的不均衡应力及横向振动(我们所用于焊接的焊头利用的是超声波振动的纵向传递,对于整个谐振系统而言),不均衡振动能导致焊头发热及断裂。超声波焊接应用于不同行业对加工精度要求是不同的,对于特别薄的工件如锂离子电池极片与极耳的焊接、金箔等的包覆等对加工精度的要求非常高,我们所有的加工设备均采用数控设备(如加工中心等),这样才能保证加工出来的精度符合要求。
9、 使用寿命
一只焊头的使用寿命关键决定于两个方面:一、材料,二、工艺
材料方面:超声波焊接要求金属材料有柔顺性好(声波传递过程中机械损耗小)好的特点,所以最常用的材料为铝合金及钛合金,但超声波金属焊接要求焊头耐磨损(要求较高的硬度),使材料的选择变得比较困难,因为硬度和韧性似乎是天生对立的,这就要求我们选择非常高要求的材料,我们选择的优质钢村料能够比较好地解决这个矛盾,使焊头的有效寿命尽量地提高。
工艺方面:包括有加工工艺及后续处理工艺,加工工艺在前面已详细描述过,后续处理包括热处理及参数的修整,基于我公司选择的材料,我们有独创的热处理工艺去保证;在每一个焊头制作完成后,单独都要进行参数的测定及调整,以保证出品。
10、 金属相熔性
上图互熔性谨供参考,具体应以实验为准
② 超声波金属焊接机的优缺点
超声波金属焊接是利用额每秒钟数万次的高频振动波传递到两个需焊接的金属工件表面,再施以一定的压力,使金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合,达到焊接的目的。
优点:
熔合强度高;
接近冷态加工、工件不退火、无氧化痕迹;
焊接后导电性好,电阻系数极低或近乎零;
对焊接金属表面要求低,氧化或电镀均可焊接;
焊接时间短,不需任何助焊剂、气体、焊料;
焊接无火花,环保安全。
缺点:
是所焊接金属件不能太厚,焊点不能太大,需要加压。
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③ 超声波焊接机的焊接优势
1、自动焊接机工作效率高。
2、自动焊接机操作简便。
3、自动焊接机更适应流水线作业。
4、自动焊接机节约人力成本。
智能电脑追频型超声波焊接机介绍
核心提示:最适用于精密塑胶电子产品焊接。如U盘、SD卡、电子充电器、耳机插头、耳塞网等。
①智能电脑控制自动追踪超声波频率。
②采用了16位分辨(N=65535),调整响应速度:设置范围1~8ms。
③提高了谐振定位精度,使控制分辨在0.25Hz。调整精度:1-10%。
④主控制带自诊断功能,并且能对换能器组合结构及连接线等进行自动判别,并相应信息提示。
开机自动测试运行一次,将对超声组件的实际工作频率的结束将被储存并显示当前频率。
设计频率:首先确认换能器与工具头的大概频率,然后把大概的频率输入设置即可。(例:估计换能器组合约在20KHz,所设置频率在20~20.5 KHz均可):
每一次焊接结束时的实际工作频率储存并显示当前频率。
焊接后因焊头发热或其它因素造成频率漂移,始终处于最佳谐振状态并储存。
◆型号:XH-4080
◆机械性能:
1:采用CPU电脑监控各程序速度快适应力特强
2:真正全自动追频(AFC)
3:频率自动搜索――首先设计邻近频率。
4:电压保护系统(供电电压的范围180V~260V);
在自动平恒电压期间不影响本机输出功率及工作频率
5:过流保护;
6:供电频率不稳自动补偿。
7:超负荷保护系统。
8:适应各种大小焊模和不同的设计模具。
9:内置全自动振幅调节系统,对不同的气压变化及电压波动自动补偿.
10:采用FET场效管做功率放大,反应快
11:比传统硅功率管反应速度快100倍以上。
12:内置各种故障保护功能。
◆技术参数:
操作模式:自动/手动 输出时间:0.1-0.99s
电 压: 220V 频 率:40KHZ
输出功率:800W 焊接面积:103mm
重 量:43.6KG 气压范围:3-6.8bar
当然,价格也比传统机器要贵得多。
但是自动的可以节约人工成本,在目前来说,大部分企业还是需求全自动的超声波设备!
④ 超声波焊接机与电阻焊接机的优点和缺点各是什么
超声波焊接 ultrasonic welding 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。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。超声焊是适用于中小型零件的快速、经济的焊接技术。焊接周期非常短。
该工艺采用小幅、高频(超声波)振动能量。其中一个零件牢固地固定在静止的保持夹具内,配合零件则在垂直于接触面的方向作正弦超声波振动。两个零件之间的摩擦以及零件的内摩擦产生热量,导致连接处的聚合物熔化。振动停止后,焊缝冷却凝固。 超声波焊具有聚合熔体不接触空气的优点,这对于易受氧化或降解影响的材料来说非常重要。由于产品在焊接过程中振动,对有些应用场合可能是一个缺点。
电阻焊接机:
电阻焊是指将焊件组合后,通过电极对其施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。又称接触焊。
点焊机:利用强大的电流流过被焊金属,将结合点加热至塑熔状态并施加压力形成焊点。
凸焊机:焊接原理、焊接结构型式与点焊机相同,但电极是平面板状。被焊金属的焊接处预先冲成突出点,在压紧
通电状态下一次可以形成几个焊点。
缝焊机:焊机结构型式类似点焊机。电极是一对滚轮,被焊金属经过滚轮电极的通电与挤压,即形成一连串焊点。
对焊机:利用强大的电流流过两根被焊工件的接触点,将金属接触端面加热成塑性状态并施加顶锻压力,即形成焊接接头。
、电阻焊的物理本质
电阻焊过程的物理本质,是利用焊接区金属本身的电阻热和大量塑性变形能量,使两个分离表面的金属原子之间接近到晶格距离(0.3~0.5nm),形成金属键,在结合面上产生足够量的共同晶粒而得到焊点、焊缝或对接接头。
获得电阻焊优质接头的基本条件:适当的热+机械(力)作用
电阻焊机的主要技术指标
⑴ 电源电压、频率
⑵ 初级电流
⑶ 焊接电流
⑷ 短路电流
⑸ 连续焊接电流
⑹ 最大、最小电极力、顶锻力、夹紧力
⑺ 最大、最小伸臂和臂间开度(点、凸、缝)
⑻ 最大、最小焊轮线速度
⑼ 最大允许功率,最大焊接功率
⑽ 额定负载持续率
⑾ 生产率、重量
⑿ 焊接能力
⒀ 各种控制功能
错位及偏角的三个方面
a.电极没有调正
b.顶锻力太大
c.工件伸出长度过大
表面烧伤有以下五个方面
a.支持力过小
b.电极夹口表面不佳
c.电极夹口与工件配合不佳
d.工件表面不佳
e.电极冷却不足
未焊透的三个原因
a.电流不足
b.焊接时间不足
c.顶锻力不足
焊口脆
工件材质含碳量高,需给退火处理
⑤ 超声波金属焊接机的特点和优缺点
(1)、两被焊接物体重叠,经超声振动加压接合成固态形式,接合时间短,且接合部分不产生铸造组织(粗糙面)缺陷。
(2)、超声焊与电阻焊方法比较,模具寿命长,模具整修与替换时间少,而且易于实现自动化。
(3)、同种金属不同种金属之间均可以进行超声焊接,与电气焊相比耗费能量少得多。
(4)、超声焊与其他压焊相比,要求压力较小,且变型量在10%以下,而冷压焊其工件变形量达40%-90%。
(5)、超声焊接不像其他焊接那样要求进行被焊表面的预处理及焊后的后处理。
(6)、处理超声焊接无需助焊剂、金属填料、外部加热等外部因素。
(7)、超声焊接可以使材料的温度效应降到最低(焊区的温度不超过被焊金属绝对熔化温度的50%),从而不使金属结构变化,因此很适合电子领域中的焊接应用。 熔合强度高;
接近冷态加工、工件不退火、无氧化痕迹;
焊接后导电性好,电阻系数极低或近乎零;
对焊接金属表面要求低,氧化或电镀均可焊接;
焊接时间短,不需任何助焊剂、气体、焊料。
焊接无火花,环保安全。 是所焊接金属件不能太厚,焊点不能太大,需要加压。
⑥ 超声波金属焊接机的简单介绍
超声波金属焊接机是金属焊接的一种,使用这种机器,焊接所用的时间非常短,而且所用的压力也比较小。它的工作原理是在两个需要焊接的金属表面传递高频振动波,然后就会产生一定的压力,在这样的压力下,两个金属的表面就会产生一定的摩擦,然后熔合两个分子层。
超声波金属焊接机具有一定的优点,它在使用的时候能够比较快速的完成工作任务,并且能耗量非常小,熔合的强度也很高,并且它的导电性非常强,所以对于电阻这一项就不用过多考虑,对于焊接金属的表面也没有太多的要求,无论是氧化还是电镀,都可以进行操作。焊接时,所用的时间非常的短,而且操作的时候,也不需要使用一些辅助的物品,所以减少了焊接的成本和时间。在工作的时候还没有火花的出现,甚至可以与冷态时的加工相媲美。
但是凡事并不是完美的,所以它也具有一些缺点,比如它所能焊接的金属件也是有限的,如果太厚的话,它就无法进行操作,焊接的时候,点位也不能太大,否则就会影响焊接的效果,并且在进行焊接的过程中,还需要加压才能够完成。
超声波金属焊接机的适用范围非常的广阔,在很多物品的焊接中都可以大展身手,比如将铝箔与铝片互熔的时候,还比如将一些电线互熔,电线与其他的电子器件互熔、不同种类的金属片互相熔合、各种家电、大型器械的散热座的互熔、金属管封尾的互熔等等。所以它对于我们的贡献还是非常大的。
超声波金属焊接机有一个非常重要的工作部位,那就是它的焊头,焊头的设计非常的关键,因为它直接影响到焊接的整体质量,所以需要非常的注意。在设计焊头的时候,一定要对称,如果两边的焊头是不均匀的,很有可能会使焊头的工作不均匀,从而使焊头过度发热,甚至会断裂。
超声波金属焊接机是有一定寿命的,它的使用寿命与很多因素有关,比如它的材料,它的工艺。一般使用的材料都是铝合金、钛合金,因为要满足金属具有柔顺性的要求,但是焊头还必须具有一定的耐磨性,所以这就给材料的选择带来了一定的困难,因为同时符合这两个条件的金属实在难找。但是优质的钢材料能够很好的解决这一问题,所以它就成了常用的材料。