超聲波金屬焊接屬于固態(tài)焊接,焊接過(guò)程中金屬母材不發(fā)生熔化。其原理是利用超聲頻率(超過(guò)16kHz)的機(jī)械振動(dòng)能量,在靜壓力作用下,使金屬表面的氧化膜破碎,同時(shí)金屬表面原子在高頻振動(dòng)和壓力作用下產(chǎn)生塑性變形,導(dǎo)致原子間距離減小,原子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),從而在金屬表面形成冶金結(jié)合。雖然焊接過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦熱,但熱量不足以使母材熔化,只是使金屬表面達(dá)到塑性狀態(tài),促進(jìn)原子間的相互擴(kuò)散和結(jié)合。這種焊接方式能夠有效克服電阻焊接時(shí)產(chǎn)生的飛濺和氧化等問(wèn)題,適用于銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料的焊接,如可控硅引線、熔斷器片、鋰電池極片和極耳等的焊接。熱影響區(qū)極窄,適合電子元件等敏感器件組裝。山東新能源超聲波塑料焊接機(jī)設(shè)備
醫(yī)療行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的安全性和衛(wèi)生性要求極高,超聲波焊接因其無(wú)污染、無(wú)化學(xué)殘留的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療器械制造中,如注射器、輸液器等一次性醫(yī)療器械的生產(chǎn),采用超聲波焊接將塑料部件焊接在一起,確保產(chǎn)品的密封性和無(wú)菌性;在醫(yī)療設(shè)備的電子元件封裝中,能將電子元件密封在塑料外殼內(nèi),防止灰塵、水汽等雜質(zhì)進(jìn)入,保證醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行;在人工關(guān)節(jié)等植入式醫(yī)療器械的制造中,超聲波焊接可用于連接金屬部件,確保連接強(qiáng)度和生物相容性,滿足人體長(zhǎng)期使用的要求。山東超聲波焊接機(jī)源頭能耗低于電阻焊,單位能耗只為傳統(tǒng)工藝的1/3~1/5。
并非所有塑料都適合超聲波焊接。熱塑性塑料由于其在加熱時(shí)能熔化、冷卻后能固化的特性,是超聲波焊接的主要適用材料,如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、有機(jī)玻璃(PMMA)等。其中,無(wú)定形塑料比結(jié)晶型塑料更易焊接,因?yàn)闊o(wú)定形塑料在加熱時(shí)軟化溫度范圍較寬,更容易在超聲波作用下實(shí)現(xiàn)均勻熔化和焊接。在選擇塑料材料時(shí),還需考慮材料的熔點(diǎn)、流動(dòng)性、硬度等性能參數(shù),以及產(chǎn)品的使用環(huán)境和要求。例如,用于食品包裝的塑料焊接,要選擇符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)的材料;用于戶外使用的塑料制品,要考慮材料的耐候性。
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展,未來(lái)超聲波焊接設(shè)備將朝著智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展。設(shè)備能夠自動(dòng)感知焊接過(guò)程中的各種參數(shù)變化,如溫度、壓力、振幅等,并通過(guò)內(nèi)置的智能算法實(shí)時(shí)調(diào)整焊接參數(shù),以適應(yīng)不同材料、不同工件的焊接需求,確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。同時(shí),自動(dòng)化程度將進(jìn)一步提高,可與自動(dòng)化生產(chǎn)線無(wú)縫對(duì)接,實(shí)現(xiàn)從工件上料、焊接到下料的全自動(dòng)化操作,減少人工干預(yù),提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本。通過(guò)智能化控制系統(tǒng),設(shè)備還能對(duì)自身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷,提前預(yù)警潛在故障,方便維護(hù)人員及時(shí)進(jìn)行維修和保養(yǎng),提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。超聲波焊接通過(guò)高頻機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱實(shí)現(xiàn)材料間的牢固結(jié)合。
當(dāng)超聲波作用于熱塑性塑料的接觸面時(shí),會(huì)引發(fā)每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)。這種高頻振動(dòng)具有一定的振幅,通過(guò)上焊件將超聲能量傳遞到焊區(qū)。由于焊區(qū),即兩個(gè)焊接工件的交界面處,聲阻較大,根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理,振動(dòng)能量在此處會(huì)大量轉(zhuǎn)化為熱能,從而產(chǎn)生局部高溫。又因?yàn)樗芰媳旧淼膶?dǎo)熱性較差,產(chǎn)生的熱量一時(shí)難以迅速散發(fā)出去,會(huì)在焊區(qū)聚集。隨著熱量的持續(xù)積累,兩個(gè)塑料的接觸面迅速達(dá)到熔點(diǎn)并開(kāi)始熔化。此時(shí),在施加一定壓力的情況下,熔化的塑料相互融合,分子間相互擴(kuò)散滲透。當(dāng)超聲波停止作用后,保持壓力持續(xù)幾秒鐘,使融合的塑料冷卻凝固成型。整個(gè)焊接周期可在毫秒級(jí)完成,明顯提升生產(chǎn)效率。湖南新能源超聲波塑料焊接機(jī)設(shè)備
無(wú)紡布口罩、防護(hù)服縫邊采用超聲波焊接,替代傳統(tǒng)針線,提升生產(chǎn)效率300%。山東新能源超聲波塑料焊接機(jī)設(shè)備
在現(xiàn)代制造業(yè)中,焊接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)材料連接的關(guān)鍵手段。從汽車(chē)制造到電子設(shè)備生產(chǎn),從醫(yī)療器械制造到日常用品加工,焊接技術(shù)無(wú)處不在。而在眾多焊接技術(shù)中,超聲波焊接以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)脫穎而出,成為一種備受青睞的連接方法。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精確的焊接,還具有環(huán)保、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn),為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。超聲波是指頻率高于20kHz的聲波,超出了人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的上限。在超聲波焊接系統(tǒng)中,首先通過(guò)超聲波發(fā)生器將50/60赫茲的普通交流電轉(zhuǎn)換為15、20、30或40kHz的高頻電能。這一轉(zhuǎn)換過(guò)程利用了電子電路中的振蕩原理,通過(guò)特定的電路設(shè)計(jì)產(chǎn)生高頻信號(hào)。隨后,被轉(zhuǎn)換的高頻電能傳輸至換能器。換能器通常采用壓電陶瓷等材料制成,其工作原理基于壓電效應(yīng)。當(dāng)高頻電能作用于壓電陶瓷時(shí),壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生與高頻電能頻率相同的機(jī)械振動(dòng),從而將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。這種機(jī)械振動(dòng)通過(guò)一套精心設(shè)計(jì)的變幅桿裝置進(jìn)行傳遞和放大。變幅桿的形狀和尺寸經(jīng)過(guò)精確計(jì)算,能夠根據(jù)需要改變振動(dòng)的振幅,將機(jī)械振動(dòng)高效地傳遞到焊頭。焊頭作為直接與待焊接工件接觸的部分,將接收到的振動(dòng)能量傳遞到工件的接合部,為后續(xù)的焊接過(guò)程奠定基礎(chǔ)。山東新能源超聲波塑料焊接機(jī)設(shè)備