超聲波金屬焊接基礎知識、超聲波金屬焊接基礎知識

1、原理超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優點在于快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。

2、焊接優點：1）、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。

2）、焊接后導電性好，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產品：

1）、鎳氫電池鎳氫電池鎳網與鎳片互熔與鎳片互熔。

.2）、鋰電池、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、熱交換鰭片、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、振幅參數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。因為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桿及焊頭，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為10—20μm，而工作振幅一般為30μm左右，變幅桿及焊頭的變比同變幅桿及焊頭的形狀，前后面積比等因素有關，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，前后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，最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、頻率參數任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如20KHz、40KHz等，焊接機的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿（Booster）、和焊頭（Horn）的機械共振頻率所決定，發生器的頻率根據機械共振頻率調整，以達到一致，使焊頭工作在諧振狀態，每一個部份都設計成一個半波長的諧振體。發生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍，如一般設定為±0.5KHz，在此范圍內焊接機基本都能正常工作.我們制作每一個焊頭時，都會對諧振頻率作調整，要求做到諧振頻率與設計頻率誤差小于0.1KHZ，如20KHz焊頭，我們焊頭的頻率會控制在19.90—20.10KHz，誤差為5‰。

6、節點焊頭、變幅桿均被設計為一個工作頻率的半波長諧振體，在工作狀態下，兩個端面的振幅最大，應力最小，而相當于中間位置的節點振幅為零，應力最大。節點位置一般設計為固定位，但通常的固定位設計時厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定為零振幅，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、網紋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為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鋰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、使用壽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，所以最常用的材料為鋁合金及鈦合金，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，因為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:包括有加工工藝及后續處理工藝，加工工藝在前面已詳細描述過，后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后