超声波焊接有何优缺点?超声波是如何将塑料和金属熔接的---平和超声波点熔机

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超声波焊接有何优缺点?超声波是如何将塑料和金属熔接的---平和超声波点熔机

你知道高频声音可以用来粘合材料吗?超声波焊接技术被用于许多行业的产品组装,从医疗设备到运动鞋再到汽车。焊接方法很多,超声波焊接是最现代化的焊接方法之一。今天,贤集网小编给大家介绍一下超声波焊接的原理、优缺点及应用。---平和超声波点熔机

什么是超声波焊接?

通常,你可以用钉子、螺丝或螺纹等紧固件来连接不同材料,这适用于金属、木材、织物和塑料。许多塑料都使用胶水,胶水在胶水本身和粘合的塑料材料表面之间形成化学键。金属可以通过加热其他金属作为粘结剂而粘合在一起,例如电气连接中的铅焊料。或者,金属可以直接熔在一起,一旦熔化的金属表面冷却,这些金属就结合在一起了。焊接通常需要明火或焊枪来达到熔化金属表面所必需的高温。因此,对于一些制造业来说,焊接是一个昂贵的过程。


20世纪40年代引进了一种新的、更经济的焊接方法——超声波焊接。超声波焊接技术利用高频声波的振动将不同的材料连接在一起。通过对接触点施加超声波振动,高频振动会导致材料熔化。超声焊接中使用的典型频率范围在15至40 kHz之间。---平和超声波点熔机


除了比传统焊接所需的能量更少,超声波焊接最大的优点之一,是可用于金属以外的材料,例如热塑性塑料。20世纪50年代到90年代,随着设备中的电子设备变得更加精密,计算机可以控制整个过程,超声波金属焊接技术得到了发展。此后,这项技术被应用到塑料制品上,并在塑料工业领域变的流行。

此外,超声波焊接设备可以将振动集中在非常局部的位置,因此焊接非常精确。

超声波焊接机组成

超声波焊接机的创建是为了有效地将电转换为机械振动。机器配有微处理器,以读取温度并相应地调节加热。超声波焊接设备有四个主要部分。---平和超声波点熔机

电源:高频超声波焊接机需要高压电源。

换能器:换能器吸收高压电流并将其转换为高频振动。

助推器:它像放大器一样工作,它吸收高频,然后使其变得更强大。

喇叭或超声波发生器:是焊接材料和机器之间的媒介。它将超声波振动集中到一个局部点。

电源将低频电(50-60 Hz)转换为高频电(20-40 kHz; 1 kHz = 1000 Hz)。接下来,换能器或转换器将高频电转换为高频声音(超声波)。助推器使超声波振动更大。最后,喇叭或超声波发生器会聚焦超声振动,并将其传递给要焊接的材料。除这些零件外,还有一个砧座,将焊接材料堆叠并固定在其上。还有一些方法可以在焊接过程中施加力(通常是由气动活塞提供的气压)来将材料固定在一起。

超声波焊接如何熔化材料?

超声波用于焊接,以提供较小但快速的振动。当超声波发生器连接到材料上时,超声振动将导致材料来回振动大约半毫米左右。---平和超声波点熔机

这样微小的运动足以使材料熔化,因为振动的速率相当高。这些振动导致材料相互摩擦,摩擦则会产生热量。

你可以通过快速搓动双手来重现类似的环境。您会感觉到手掌之间产生的热量。

而且,如果继续快速摩擦,它会变得非常不舒服。想象一下,当材料以人眼难以察觉的速度相互摩擦时,内部产生的热量!

摩擦将温度提高到材料之间的接触点熔化的程度,为分子结合铺平了道路。这就是超声波焊接塑料的方法。---平和超声波点熔机

但是,在焊接金属时会略有不同。超声波焊接用于将金属加热到其熔点温度的三分之一。

此时,两种金属之间的分子会相互移动,形成强大的分子键。金属没有熔化。

为什么要使用超声波焊接方法?

超声波焊接的优点

与传统焊接技术相比,超声波焊接具有许多优势。由于这些优点的结合,许多行业使用超声波焊接。---平和超声波点熔机

不需要外热源:超声波焊接的主要优点是不需要外热源。热是材料之间自己产生的。

快速:由于振动频率非常高,超声波焊接是行业中最快的焊接方法之一。

自动化的可能性:超声波焊接在很多方面都不复杂,很容易实现自动化。这种超声波机器带有传感器,可以持续监测温度。---平和超声波点熔机

清洁和坚固的接头:焊接时接触面熔化/熔断,产生非常清洁和坚固的接头。

使用超声波焊机时要记住的事情

超声波焊接对塑料的密封和焊接非常有效。然而,你不能焊接所有类型的塑料。

和金属一样,塑料也有不同的类型。而且非常重要的是要确保焊接的塑料具有化学相容性。

如果你尝试焊接聚乙烯和聚丙烯,它可能融化在一起,但不会有化学键。化学键是重要的创造强大的焊接接头。---平和超声波点熔机

在通过超声波焊接任何材料时要记住的另一个因素是保持一个均匀的接触区域。焊接金属时,超声波振动平行于平面传播。

超声波焊接的缺点

和所有的连接过程一样,超声波焊接也有一些缺点。

仅限搭接接头:超声波焊接只能用于搭接接头。它不能用于其他类型的关节,因为它将需要一个特别设计的角和夹具。---平和超声波点熔机

限制焊接区域:我们已经讨论了超声波焊接如何产生高度局部化的焊接。因此,你不能期望焊接提供面积大于250x250mm2的接头。

不能焊接厚的和硬的金属:厚的和硬的金属不像薄的和软的金属振动那么多。这就防止了它们发生机械振动。

超声波焊接的应用

超声波焊接被用于许多领域。使用它的最好例子之一是运动鞋。超声波焊接比缝合或胶粘能产生更好的光洁度。---平和超声波点熔机

这款New Balance运动鞋上部的材料是通过超声波焊接而不是传统的缝纫方法组装的。

在医疗行业,汽车行业和家用电器行业中,热塑性塑料的超声波焊接非常普遍。由于不需要额外的材料来固定粘结,因此超声波焊接不会增加成品的总重量。

超声波焊接是1940年代的一项技术,但它仍然是在不同材料之间建立干净牢固的结合力的首选焊接方法。超声焊接的发展仍在不断发展,以扩大其使用规模。---平和超声波点熔机
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