超声波焊接的工作原理

超声波焊接的基本过程可以通过以下步骤来描述：

　　1.待焊接的部件放置在铁砧或夹具中。

　　2.喇叭接触待焊接的部件。

　　3.施加压力以使喇叭与焊接材料接触并将它们保持在一起。

　　4.喇叭提供超声波振动来加热材料。振动上下或左右移动不到一毫米。

　　5.材料焊接在一起。

　　6.喇叭缩回，焊接材料可从铁砧上取下。

　　焊接时间，施加的压力和温度由焊接设备内的计算机或微处理器控制。在焊接过程中实际发生的事情取决于材料的性质。即使使用这种简单的焊接工艺，也很容易造成设计错误，从而导致后来的麻烦。在金属中，超声波振动平行于材料平面传递。摩擦热使金属表面的温度升高到熔化温度的约三分之一，但不会熔化金属。相反，热量从表面去除金属氧化物和薄膜。这允许金属原子在两个表面之间移动并形成将金属保持在一起的键。

　　在塑料的情况下，振动垂直于材料的平面，并且摩擦热使温度升高到---熔化塑料。塑料分子混合在一起形成键。冷却后，塑料表面焊接在一起。焊接时间可以变化，但焊接可以在短至0.25秒内形成。

　　超声波焊接中变化的因素是声波的频率（通常为20,30或40 khz），用于将材料保持在一起的压力，以及超声波应用的时间（分数秒到超过一秒）。

　　超声波焊接与传统方法相比具有许多优点。例如，相对于其他方法，焊接在低温下发生。因此，制造商不需要消耗大量的燃料或其他能量来达到高温。这使得该过程。它也更快更安全。

　　该过程在几秒到几秒内发生。因此，它可以比其他方法更快地完成。它可用于焊接小型组件，如汽车扶手和手套箱，以及大型组件，如洗衣机滚筒和汽车仪表板。事实上，它可以比胶水---，更快地粘合塑料。例如，汽车中的新智能钥匙中有一个转发器芯片。汽车只能在感应到芯片时启动。为了制作钥匙，金属钥匙坯的一端和芯片放入塑料顶部的一半。另一半放在它们上面并粘合到基部的一半。这种粘合通常用胶水完成，这需要时间来固化。在不到一秒的时间内，可以使用超声波焊接完成相同的任务。

　　后，超声波焊接与相同材料的传统焊接一样坚固--- - 这只是该方法用于汽车制造的原因之一。为了使汽车更轻，更省油，汽车制造商正在将铝作为汽车车身的主要金属。与传统焊接相比，超声波焊接可用于在更短的时间内和---的温度下粘合金属。

振动-振幅-频率

　在超声波焊接过程中，将具有确定的振幅，力和持续时间的机械振动施加到待焊接的材料上。由于分子间和表面摩擦，产生热量并使材料熔化。

　　超声波焊接系统的---是堆叠。它由压电转换器，增强器（振幅变换器）和超声波发生器组成。堆栈随着超声频率收缩和扩展。产生的振动是纵波。焊接工具的行程，即峰值位置和零位置之间的距离，被称为振幅-在超声波焊接中，振幅在5和50μm之间。

根据作为材料特性的声速和频率计算波长λ。

　　振幅的定义

　　幅度a定义为振荡幅度的一半，即从零到峰值。

　　单位：千分尺[μm]

　　频率的定义

　　频率f是每单位时间的周期数

　　单位：赫兹[赫兹]

　　波长的定义

　　波长l（λ）是沿波的两个相等状态之间的距离。

　　单位：毫米[mm]

超声波发生器运动的示意图

超声波焊接机模具设计_一个设计者的经验总结

超声波模具设计是一个十分复杂的工作，需要根据模具材料，尺寸以及机器频率，声学原理等因素综合考虑。如果焊缝冷却时间过长，它们会在其表面开始形成表皮，从而抑制两个部件上的半熔融材料混合并形成强焊缝。你所提到的模具是因为焊接部位对然不宽但是比较长，因此模具的宽度已经超过了声波在材料中的1/2波长，因此需要开两根槽来---模具出力均匀，这主要是根据声学原理来考量。

至于模具为什么要做成上下宽度不一样，主要是考虑增加出力，原理类似于将声波出力放大。这对于在这个方向上振动似乎是违反直觉的，但超声波焊接振动非常快，导致分子摩擦并产生热量。试想一根水管如果进水段和出水段的直径不一样，那么出水的速度就会快于进水的速度，这是流量守恒决定的，同理，超声波其实在金属中传播就类似于水流在水管中流动，因此才加工成上宽下窄的形状！

其实一个---的模具是需要经过严格的fea分析（有限元），需要在有限元环境中模拟其材料应力和出力是否均匀等情况。

一个好的模具是焊接稳定的重要前提，如果模具设计不好会导致一些列焊接问题，如焊接不均匀，模具---，噪音，甚至开裂等等！

这些知识是在任何学校和书本学不到的！

超声波模具其实从图像来看，开槽位置并未选择在将模具宽度三等分的位置，这种设计也有，但是其实并非就是---的设计，有很多---的方法可以避免这种设计。

台州市锦亚机械制造有限公司是一家生产塑料线性振动摩擦焊接机，热铆焊接机，热板焊接机，多头非标型超声波塑料焊接机，以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。

教你选购合适的超声波焊接机

一、超声波焊接设备输出功率的选择:

　　超声波输出功率的大小,同压电陶瓷片的直径和厚度,材质,设计工艺决定,一但换能器定型,功率也就定型了.

　　衡量输出能量的大小是一个复杂的过程,不是换能器越大,电路使用功率管越多,输出能量就越大,它须要相当复杂的振幅测量仪,才能准确测量其振幅.

二、超声波焊接机对焊接工件材料的要求:

　　超声波焊接机对要焊接的工件材质是有要求的,不是所有的材料都可以焊接,有人认为任何材料都可以焊接,这种理解是错误的.不同材质直接有的可以---的焊接,有的是基本相熔,有的是不相熔的.同一材料之间熔点是相同的,从原理讲是可以焊接的,但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时,就不在适合用超声焊接了.

　　因为超声是瞬间使工件分子熔化,判断依据是在3秒之内,不能---熔接,就应该选择其它焊接工艺,如热板焊接等.一般来讲abs料是较容易焊接,尼龙是难熔接的.