超声波焊接技术.ppt

1、A，2020/6/25，第1页，超声波焊接新技术在超声波塑料焊接、超声波金属焊接和超声波钎焊中的应用，徐博士/哈尔滨工业大学高级焊接与连接国家重点实验室副教授，A，2020/6/25，第2页，连接技术分类，焊接技术：两种或两种以上(相同或不同)的材料是由原子或分子之间的结合和扩散引起的。焊接与机械连接(如铆接)和结合之间的差异：被连接的材料不仅在宏观层面上建立永久连接，而且还焊接技术的主要内容：熔化焊接、钎焊和固相焊接。a，2020/6/25，第3页，超声波塑料焊接，焊接原理：(1)振动垂直焊接面(2)振动摩擦生热(3)无填充材料(4)点焊(4)自动化程度高(5)易于实现焊接过程的闭环间接监控

2、，特点：a，2020 1。超声波发生器2台，声学系统换能器喇叭3台，加压系统4台，程序控制系统1台，2020年6月25日，第5页，超声波塑料焊接，超声波焊接工艺示意图，振动摩擦；温度上升；塑料熔接，工艺参数：超声波振幅，频率(功率)；焊接时间；焊接压力，a，2020/6/25，第6页，超声波塑料焊接，超声波焊接机理：(1)机械嵌入：超声波焊接接头中，两个焊件的接触处经常形成塑性流动层，呈现锯齿状的机械嵌入。(2)化学键合：高分子聚合物分子链受热后断裂，连接界面熔融，分子链冷却后重新连接，形成化学键合。超声波焊接可靠性：A，2020/6/25，第7页，无能量传导棒，有能量传导棒，超声波焊接界面温

3、度分布，超声波塑料焊接，超声波焊接工艺接头设计，A，2020/6/25，第8页，a) 10m，矩形能量传导棒不同D) 40 m，A，2020/6/25，第9页，A) 10 m，不同振幅的三角形能量传导棒的界面温度分布，b) 20 m 可焊接材料类型：(1)热塑性热塑性材料是指一种在成型后可再次软化且化学成分保持不变的塑料。 该树脂在加工前后具有线性结构，具有可熔性和溶解性的特点，加工过程中无化学变化。有许多这样的树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、氟塑料、聚苯硫醚、聚砜和聚酰亚胺。(塑料中填料的含量与塑料的可焊性和焊接

4、质量有很大关系。填料含量低于20%的塑料可以正常焊接。当填料含量超过30%时，由于表面塑性比不足和分子间融合不足，密封性会降低。(2)热固性塑料(不可焊接)热固性塑料是指一种经过反复成型和加工后不再能加热和软化的塑料。该树脂在加工前为线性预聚物，加工过程中发生化学交联反应，使产品内部形成三维网络结构，具有不溶性和不溶性的特点。如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂和不饱和树脂。a，2020/6/25，第12页，超声波塑料焊接，塑料特性与焊接的关系：最常用的注射聚合物可以通过超声波焊接，但焊接的难度与塑料本身的特性密切相关。(1)塑料的摩擦系数越大，导热性越差，界面越容易形成熔融状态，可焊性越好；(2)

5、塑料越硬，在平面上焊接时，可焊性越好。相反，焊接软材料是困难的。(3)晶体材料比非晶材料不易焊接，因为从固态到熔融状态的温度范围太窄；(4)软塑料比硬塑料更容易铆接和插入焊接。，a，2020/6/25，第13页，a，2020/6/25，第14页，超声波塑料焊接，塑料制品焊接三要素：(1)超声波焊接能量=压力时间振幅(2)焊接表面设计(3)定位夹具，a，电子工业；医疗行业；非织造布工业；家用电器行业；办公用品；包装工业。a，2020/6/25，第16页，汽车工业，汽车发动机泡沫板35kHz，a，2020/6/25，第17页，排水收集喷嘴连接点35kHz，a，2020/6/25，第18页，汽车前盖

6、挡板焊接20khz，a，2020/。2020/6/25，第20页，filterscheibe in rckleuchte 35khz，a，2020/6/25，第21页，真皮/人造革换档手柄20kHz，a，2020/6/25，第22页，汽车后视镜后三角20khz，a，2020/。Spiegel-Anbau Drieeck A-Klassepa 66GF 20 khz，A，2020/6/25，第24页，车门侧板35 khz，A，2020/6/25，第25页，PKW-Trseitenverkleidung细节Lauts Prechergitter 35 khz，A，2020/6/25，第26页，汽车

7、仪表板20 khz，A，2020/6/25，第27页，前面板20kHz2020/6/25，第30页，宝马前车架仪表环20千赫，a，2020/6/25，第31页，汽车标志和车窗零件20千赫，a，2020/6/25，第32页，MB标志Page 30千赫，a，2020/6/。2020/6/25，第34页，空调插座20千赫，a，2020/6/25，第35页，保时捷V8气缸盖罩，a，2020/6/25，第36页，机油滤清器20千赫，a，2020/6/25，第37页，a，2020/6/25，第39页，烟盒20千赫，a，2020/6/25，第40页，交通反光设备PC20千赫Pc-ABS messge hus

8、e schweiung 1: IR-fenster schweiung 2: sichtscheibe，electronics industry，a，2020/6/25，第43页，anwendungs-technik，Pc-ABS messge huse schweiung 1: IR-fenster schweiung 2: sichtscheibe，a，2020/6/25，第44页，a，2020/6/25，第45页医疗设备：血浆分离杯、白细胞过滤器、加药三通、无菌连接器、空气过滤器、(精密)药液过滤器、穿刺瓶针、扩张器、氧气瓶连接器等。文具玩具：墨盒、文件夹、名片架、相册、半圆、玩具滴眼剂

9、、玩具奶嘴、闪光球、钥匙链、手机挂件等。服装袋：皮带扣、拉链、花边、头饰、鞋垫、手机吊带、背包带、包装带等。a，2020/6/25，第46页，超声波金属焊接，焊接原理：超声波金属焊接利用高频振动波传递到待焊接的两个金属表面，在压力下，两个金属表面相互摩擦，在分子层之间形成熔合。焊接过程：(1)振动摩擦阶段：超声波金属焊接的第一个过程主要是摩擦过程，其相对摩擦速度类似于摩擦焊接，但其振幅只有几十微米。该工艺的主要功能是去除焊件表面的油渍、氧化物和其他杂质，从而露出纯金属表面。a，2020/6/25，第47页，超声波金属焊接，(2)升温阶段：在连续超声波往复摩擦过程中，接触面温度上升(焊接区温度约

10、为金属熔点的35% 50%)，抗变形能力下降。在静压和弹性机械振动引起的交变接头应力的共同作用下，焊件之间接触表面的塑性流动继续，使断裂的氧化膜继续分散，甚至深入到焊接材料中，使纯金属表面的原子无限接近原子能范围，原子扩散并相互结合形成普通晶粒或再结晶。(3)固相结合阶段：随着摩擦过程的进行，微接触面积越来越大，接触部位的塑性变形也越来越大，甚至在焊接区形成涡流塑性流动层，导致焊件之间的机械咬合。，a，2020/6/25，第48页，超声波金属焊接，焊接机理：(1)机械嵌入(2)金属原子之间的焊接：当原子距离小于0.3纳米时，可以形成金属焊接(3)金属之间的物理冶金：由摩擦热引起的再结晶和扩散(

11、4)界面微区的熔化现象，a 2)可以实现同种、异种金属和非金属的焊接。3)不加热也不通电，适用于焊接高导热率和导电金属，如铜和铝。4)焊接后，导电性好，电阻系数极低或接近于零。4)焊接金属表面要求低，可通过氧化或电镀进行焊接。5)焊接时间短，不需要焊剂、气体或焊料。6)焊接无火花、环保、安全。缺点是焊接的金属部分不能太厚(一般小于或等于5毫米)，焊点不能太大，需要加压；接头形式主要是搭接接头。硬而脆的材料不利于焊接。a，2020/6/25，第50页，超声波金属焊接，焊接形式：点焊缝焊，环形焊丝焊接，a，2020/6/25，第51页，超声波金属焊接，适用产品：1、镍网和镍氧电池镍板相互熔化。超声波镍板焊接机2、锂电池、聚合物电池铜箔和镍板相互熔化，铝箔和铝板相互熔化。铝箔和薄板3的超声波焊接机，其中导线相互熔化，一根导线和多根导线相互熔化。超声波焊丝焊接机4，焊丝与各种电子元件、触点和连接器熔合。5.各种家用电器和汽车用品的大型冷却座椅。6、电磁开关、无熔丝开关等大电流触头，异种金属片相互熔化。7.密封金属管尾部，切断水和气密性。铜管尾部密封器8，焊接非晶硅太阳能电池板正负电流引线