
【化】 ultrasonic welding
ultrasonic
【化】 supersonic wave; ultrasonic wave; ultrasound wave
【医】 supersonic wave; ultrasonic wave
solder; weld
【电】 soldering
超声波焊(Ultrasonic Welding)是一种利用高频机械振动能量实现材料连接的固态焊接技术。其核心原理是通过压电换能器将电能转化为20kHz-70kHz的高频振动,使接触面在摩擦生热和塑性变形作用下形成分子间结合。该技术无需外加热源或焊料,适用于热塑性塑料、金属箔、锂电池极耳等材料的精密连接。
从工程实践角度,超声波焊包含以下关键特征:
美国焊接学会(AWS)将超声波焊归类为AWS C1.1/C1.1M标准下的特种焊接工艺,其能量效率比传统电阻焊提高40%以上。中国机械工程学会焊接分会发布的《现代焊接技术手册》指出,该技术对0.1-3mm厚度材料具有最优适应性。
超声波焊是一种利用高频振动能量实现材料连接的固相焊接技术,其核心原理是通过摩擦生热和压力作用形成分子层结合。以下是综合多个权威来源的详细解析:
能量转换机制
超声波焊接通过发生器将电能转换为高频振动(通常为15-80 kHz),经换能器传递至工件接触面。高频振动使材料表面分子剧烈摩擦,瞬间产生局部高温(但整体温度低于材料熔点),达到熔融状态后加压冷却实现结合。
物理过程
包含三个阶段:表面氧化膜破碎→材料塑性流动→分子扩散再结晶。金属焊接时,振动幅度约10-40 μm,静压力范围200-5000 N,焊接时间通常为0.1-3秒。
核心优势
材料适应性
| 材料类型 | 应用示例 | 典型工艺参数|
|----------------|------------------------------|---------------------------|
| 同种金属 | 铝箔、铜导线 | 频率20 kHz,压力300 N |
| 异种金属 | 铝-铜电池极耳 | 振幅25 μm,时间0.5秒|
| 金属与非金属 | 塑料外壳嵌件| 频率40 kHz,压力800 N |
电子工业
集成电路引线焊接(金丝键合)、锂电池极耳连接,利用其精准的热控制特性避免损伤半导体材料。
汽车制造
安全气囊传感器、线束端子焊接,满足高强度和高可靠性要求。
医疗器械
一次性注射器、血液过滤设备密封,符合无菌无污染标准。
包装行业
热塑性薄膜封口(如口罩、尿布),实现每分钟300次以上的高速生产。
主要受限于材料厚度(金属≤3 mm,塑料≤5 mm)和设备功率(最大25 kW)。对高硬度材料(如钛合金)需特殊声极设计,焊接成本较高。
(注:详细参数和应用案例可参考搜狗百科、锂电池工艺文档等权威来源)
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