常识超声波焊接技术2023/7/28 6:57:32

2023-7-28 06:57| 发布者: 甜心| 查看: 73| 评论: 0

摘要: 　　超声波焊接技术　　由于最近需要进一步了解超充相关的技术，其中还蛮重要的一个点就是95平方线缆的焊接和散热问题。而超声波焊接焊接是解决目前压接端子阻抗较大的一个替代方案，虽然之前也对超声波焊接有大致的 ...

　　超声波焊接技术

　　由于最近需要进一步了解超充相关的技术，其中还蛮重要的一个点就是95平方线缆的焊接和散热问题。而超声波焊接焊接是解决目前压接端子阻抗较大的一个替代方案，虽然之前也对超声波焊接有大致的了解，但缺没有系统性的了解过。因此，趁着这次就系统地了解一下，也对应的做了一点总结。东莞振动摩擦机的具体问题可以到我们网站了解一下，也有业内领域专业的客服为您解答问题，值得您的信赖！

　　随着新能源汽车超充技术的逐渐应用和推广，为满足大电流充电的要求，原有直流充电线束的线缆基本都从50平方或者70平方的升级到了95平方及以上。原有的50平或者70平线缆与金属端子的连接基本都是采用压接的方式，但由于压接的端子阻抗较大（其阻抗较大的原因是：压接线缆的铜线之前存在空洞），在高达600A的电流下，发热量较大，很难满足大电流长期稳定的工作。因此，目前在95平方及以上的线缆与端子的连接基本都是采用超声波焊接技术（超声波焊接不会出现压接工艺的空洞现象）。

　　超声波焊接技术并不是一个陌生的技术，其实很早就开始应用了，只是在新能源汽车线缆上是最近几年才开始逐渐应用。

　　超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。是一种快捷，干净，有效的装配工艺。它是一种固相焊接方法，焊件之间的连接是通过声学系统的高频弹性振动以及在工件之间静压力的加持作用下实现的。焊件在静压力及弹性振动能量的共同作用下，将弹性振动能量转变成工件间的摩擦能、形变能和热能，致使两工件表面形成纯净金属贴合、原子扩散，从而达到摩擦焊接。

　　其广泛应用于：

　　1、医疗器材，比如药液过滤器、输液器、口罩、氧气袋、血袋、过滤呼吸器、心血过滤器、医用手术器材等；

　　2、汽车：比如保险杠、油箱盖、前后门、灯具、高压线缆、电池（特斯拉在电池的极耳连接上就是使用的超声波焊接）等；

　　3、家电：家电用的塑料件，比如电视机外壳、灯泡、洗衣机脱水槽、音箱、电表等；

　　4、包装：比如软管的封装、纸杯的连接等；

　　5、玩具。

　　超声波焊接主要有以下特点：

　　1、焊接材料比较广。可用于金属件之间、塑料件之间、金属与塑料之间、不同厚度材料之间以及多层薄片材料之间；

　　2、焊接件不需要外加热源，不产生像电阻焊时易呈现的熔融金属的喷溅等；

　　3、其焊接接头的静载强度和疲劳强度高，且稳定性好；

　　4、被焊金属外表氧化膜或涂层对焊接质量影响较小；

　　5、焊件变形小，焊接速度快，接头强度高，导电性能好；

　　6、不需要增加任何粘结剂、填料或溶剂。

　　超声波焊接相较于压接工艺有可以总结为以下3点好处：

　　1、避免了端子压接形成的空洞，提高了导电性能和线缆的稳定工作；

　　2、降低因接触电阻引起的热量堆积现象，防止了线束与端子的接触部分温度过高导致线束烧毁的隐患；

　　3、避免了线束中导线受外界水分、灰尘、油气等因素影响而造成铜丝锈蚀、氧化现象，从而导致导电性能下降的危害。

　　超声波焊接的压接断面没有空洞现象，如下图所示。

　　来源；图片来源于网络

　　图1、超声波压接断面

　　超声波焊接的拉力与压降都明显低于传统的压接工艺。具体对比如下表：

　　数据来源：来源于网络

　　图2、压力及压降数据对比

　　对于超声波焊接最重要的设备就是超声波焊接机。焊接机大致可分为5大组成部分：

　　1、超声电源，将工频单相或三相交流电转换为高频（15–75 kHz）交流电，为压电换能器提供电能；

　　2、压电换能器，将电源输出的高频交流信号转换为同频的振动信号；

　　3、变幅杆，将压电换能器输出的高频振动信号幅值放大；

　　4、工具头，进一步放大振动幅值，并把能量传递到焊接区域；

　　5、气动加压模块，为焊接过程提供压力。

　　超声波点焊机是通过高频机械振动（２０～５０ｋＨｚ）和恒定静压力使焊接工件的接触面受到剪切力，并在界面产生高应变塑性变形和较高温度，将机械能转换成热能和塑性耗散能，使焊接界面相互结合，达到材料永久性连接的目的。目前，超声波点焊机主要分为两类：第一类是塑料用超声波点焊机，主要用于塑料制品的焊接，其振动方向垂直于板材表面；第二类是金属用超声波点焊机，其振动方向平行于板材表面。金属用超声波点焊机从结构上分为两类：一是双声级焊接设备，采用耦合式振动，振幅采用电路补偿，无需专门设置振幅参数，换能器横置，振动方向为横向；二是单声级焊机，上部为焊头，下部是铁砧，振幅可调，振动方向为纵向。

　　单声级超声波点焊机的工作原理如下图所示：

　　图3、单声级超声波点焊机

　　设备利用发生器将５０Ｈｚ电流转换为１６～８０ｋＨｚ谐振电流，换能器将该电流转变为弹性机械能，变幅杆对机械能的振动幅度进行放大，在静压力作用下，放大后的机械能经上声极传递给工件，工件在上声极和铁砧作用下产生相对摩擦，摩擦即造成材料焊接界面微区变形，产生变形热，促使界面原子扩散，从而使工件达到固相连接状态。其中需要注意的是双声极焊机的下端不是铁砧，而是下声极焊头，其作用原理与单声级焊机一致，但控制机制存在差异。

　　塑料用超声波点焊机的工作原理如下图所示：

　　图4、单声级超声波点焊机

　　塑料用超声波点焊机的焊接原理与金属超声波点焊机的焊接原理基本相同，区别在于换能器和变幅杆竖直安装，其振动方向与板材表面垂直。

　　超声波点焊技术是一种快速、环保、安全的焊接方式，同时也是目前最先进的连接工艺之一。应该会应用越来越广泛。