超聲波金屬焊接設備
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
超聲波金屬焊接設備的實例教程
電動汽車連接線束銅線鋁線超聲波焊接機適合焊接鋁和鎳、鎳和銅箔、鋁和鋁箔、多層銅箔、多層鋁箔、多層銅網、多層鋁網、鋁蓋板和鋁條、鋁鎳復合帶和鋁蓋板、鋁殼底部和鋁鎳復合帶雙點，80層銅箔、100層鋁箔、多層銀片、多層鎳片等產品。
結構組成：主要有機架、換能器系統、機頭、超聲波發生器等主要部件組成。
把高頻電能通過換能器轉換成機械振動能作用于金屬線束上，當振動摩擦生熱的溫度到達線束金屬熔點時，線束就會熔化，并且線束在融合的同時線束焊接裝置會施加一定的壓力，最后線束焊接裝置移開并停止機械振動，就會形成線束焊接效果。
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在沃爾沃汽車線束制造過程中，三根0.35 mm2 的電線需要以1+2 的結構用超聲波進行導體焊接，其排列方式見圖2(中間為焊接區，兩邊是電線) 。
圖2 三種焊接電線的排列方式
取型號、規格、顏色一樣的電線分三組，在同樣的焊接工藝參數情況下，分別按圖2 所示的a、b、c三種排列方式進行超聲波焊接，各測20 個撕裂力數據(同一側兩根電線之間的撕裂力) ，結果見表3。
表3 不同排列方式的撕裂力數值( 單位: N)
由表3 可看出，a 排列方式焊接后的撕裂力普遍較小，甚至有部分小于標準( 12 N) 的要求; b 排列方式焊接后的撕裂力相對穩定，但操作不方便，焊接時需將一根電線插入到另外兩根電線的中間; c 排列方式焊接后的撕裂力全部符合要求，且比較穩定。
這主要是因為超聲波震動是由焊頭產生的，其能量是從焊頭傳遞到鐵砧頂塊的，故越靠近底部的焊頭，能量就越大，越容易造成過焊情況; 另外，焊頭附近容易堆積熔融物、灰塵等，也會影響導體焊接的效果。
因此，在超聲波焊接時，采用c 排列方式，可以達到最佳的焊接效果。多根相同截面的電線在超聲波焊接時，有撕裂力要求的兩根電線應放在中上層位置; 不同截面的電線在進行超聲波焊接時，應將截面大的電線依次放在最下層，截面小的電線依次垂直向上排列，從而防止過焊或焊接不足。
2.3 導體表面附著物的處理
由于超聲波焊接是將超聲波傳到金屬表面，在壓力作用下，通過導體表面相互摩擦形成分子層之間的熔合。如果導體表面有油污、氧化、雜質等，焊接質量將受到很大影響。
(1) 單絲表面殘留的潤滑液。
導體絞合前的單絲在生產時應盡量將拉絲液或退火液的濃度控制在工藝范圍的下限，以減少單絲表面殘留的潤滑液。
展開 而這些空洞的存在，必然導致壓接部位電阻系數增加，導電性下降，從而影響電流和信號的傳輸質量，進而影響其他電器及電子設備的正常工作。同時，線束制作過程中因壓接引起的質量缺陷[2]，必將導致使用耐久性降低，并且易發熱產生高溫，形成線束燒損質量隱患點。
2 超聲波壓接和端子壓接工藝對比分析
超聲波壓接是通過電晶體功能設備將工頻50/60 Hz的電頻轉變成20 kHz或40 kHz的高頻電能，供應給轉換器，轉換器將電能轉換成高頻機械振動能，調壓裝置將高頻機械能傳至超聲波焊接機的焊頭。振動通過焊頭傳遞到需要焊接的兩個金屬表面，兩個金屬表面相互摩擦形成熱能使金屬熔化，在短暫的壓力下可以使熔化物在粘合面固化時產生強分子鍵， 終形成金屬分子層之間的熔合，整個周期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強度卻接近于一塊連著的材料。而傳統的端子壓接是通過金屬端子的U型部位對電線銅絲進行簡單物理擠壓，利用相鄰銅絲之間的表面摩擦力來保證電線與端子之間的連接。
事實上，無論是經超聲波壓接的導線還是端子和導線，在壓接處呈矩形狀，無松散的芯線和斷頭或裂開的芯線；而且，導線沒有彎曲，而是在自熔合處呈直線引出。超聲波焊接是通過相鄰金屬表面熔化，形成金屬分子層之間的熔合，相當于將相鄰金屬熔為一個整體，相比端子壓接后相鄰銅絲仍為獨立金屬個體而言，焊接部位的密實度更好，不會出現空洞。導電性好，電阻系數極低或近乎于零，有效提高了使用耐久性，不易發熱，無質量隱患。如圖1所示，為超聲波壓接截面[1]。
3 超聲波壓接和端子壓接的試驗數據分析
在進行壓接處外觀對比和截面分析基礎上，筆者對兩種壓接工藝的導線進行了拉脫力和導電性能測試。測試分別選取了0.75mm2、4.0 mm2、16.0 mm2導線進行試驗。
展開 以上塑膠焊接的方法中，應用最多的是超聲波焊接，這是因為其有非常高的焊接效率，超聲波焊接的整個過程在短短幾秒完成，與其他焊接方式相比，無需事先加熱工具，也無需長時間等待接頭固化或干燥。
03 超聲波焊接的原理
超聲波：是指頻率超過人耳聽覺范圍上限（20000Hz）的聲波。由于其頻率高，因而具有許多特點：首先是功率大，其能量比一般聲波大得多，因而可以用來切削、焊接、鉆孔等。
圖：超聲波的頻率范圍
超聲波焊接所用的設備是超聲波焊接機，其結構組成如下圖：
圖：超聲波焊接機的組成
塑膠超聲波焊接的過程：
首先，超聲波發生器將50 Hz或60 Hz電能轉換成 20~40 kHz的電能，被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械振動，由于此時的機械振動不會產生足夠的振動能量來使得塑膠件的焊接部位產生熱量融化，隨后機械振動再通過一套可以改變振幅的變幅器，機械振動的振幅被放大并傳遞到焊頭。
圖：超聲波焊接機的結構簡圖
然后，焊頭將接收到的高頻振動傳遞到待焊接塑膠件的界面，在該區域即兩個焊接的交界面處由于振動引起摩擦，因此會產生局部高溫，由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發，聚集在焊區，當溫度達到此塑膠件本身的熔點時，兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，熔化的塑膠填充于接口間的空隙，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，形成牢固的結合。
圖：塑膠焊接結合的過程
超聲波焊接的優缺點：
在實際應用中使用超聲波焊接工藝有幾個吸引人的好處；但是，在使用超聲波焊接工藝之前必須了解這項技術的優缺點。
1、優點：
1)焊接速度快，效率高。絕大部分超聲波焊接可以在幾秒之內完成；
2)成本低。
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超聲波金屬焊接設備的最新內容
超聲波線束焊接機是超聲波金屬焊接機的衍生設備，線束焊效果一般呈方塊狀。
TPU或EVA膠膜超聲波搭接焊接機效率快，母材本體熔合，強度接近原材料，無耗材，無VOC排放。適用PBT，PA66，ABS，PC，PP，亞克力，PU，PS，POM，PPO，PPE，PTFE，PE等多種塑料材料的焊接。
電動汽車連接線束銅線鋁線超聲波焊接機適合焊接鋁和鎳、鎳和銅箔、鋁和鋁箔、多層銅箔、多層鋁箔、多層銅網、多層鋁網、鋁蓋板和鋁條、鋁鎳復合帶和鋁蓋板、鋁殼底部和鋁鎳復合帶雙點，80層銅箔、100層鋁箔、多層銀片、多層鎳片等產品。
結構組成：主要有機架、換能器系統、機頭、超聲波發生器等主要部件組成。
把高頻電能通過換能器轉換成機械振動能作用于金屬線束上，
在焊接過程中，焊縫的準確跟蹤對于確保焊接質量至關重要。傳統的焊接方法可能需要人工干預以確保焊縫的準確對齊，但隨著技術的發展，焊縫自動跟蹤傳感器在焊接領域的應用越來越廣泛。這種傳感器能夠精確地識別和跟蹤焊縫的位置，從而提高焊接質量和效率。下面工采網小編和大家了解一下超聲波傳感器在焊接中的應用。
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞來感知兩個需焊接的物體表面焊縫的位置，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合
求abaqus超聲波焊接仿真資料和教程
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface
04 超聲波焊接效果的影響因素
一、塑膠材料因素
上篇已經介紹的適合超聲波焊接的材料選擇，一般情況下兩種材料滿足Tg或熔點接近、化學相容性良好和熔體流動指數接近這三個條件，基本可認為是可焊接的，但需要注意以下幾點：
1、熱塑性塑膠又分為非結晶性（也叫無定形）塑膠和結晶性（或半結晶性）塑膠。
1）對于非結晶性塑膠，其分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動的溫度
01 金屬的焊接
焊接：是通過加熱或加壓，或兩者同時并用，并且用或不用填充材料，使兩個分離的物體產生原子間結合力而連接成一體的技術。
焊接的分類有很多種，如下圖：
傳統意義上的焊接通常是指金屬的焊接。金屬焊接方法有40種以上，如果根據焊接過程進行分類，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。
1、熔焊，是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態，不加壓力完成焊接的方法。
一、超聲波焊接原理：超聲波線束焊接是目前汽車線束焊接的一種常用工藝，原理是通過高頻的振動是焊接材料表面重新組合。超聲波焊接能耗低，無污染，焊接牢固且內阻低，不改變焊接件的化學性質。焊接導電性能優良。
二、與傳統的壓接點焊相比，超聲波線束焊的優點如下：
1、焊接時間短，效率大大提高，快速而節能；
2、焊接材料不熔融、不脆弱導體特性；
3、焊接后導電性能優越，強度高，
