
【化】 ultrasonic welding
ultrasonic
【化】 supersonic wave; ultrasonic wave; ultrasound wave
【醫】 supersonic wave; ultrasonic wave
solder; weld
【電】 soldering
超聲波焊(Ultrasonic Welding)是一種利用高頻機械振動能量實現材料連接的固态焊接技術。其核心原理是通過壓電換能器将電能轉化為20kHz-70kHz的高頻振動,使接觸面在摩擦生熱和塑性變形作用下形成分子間結合。該技術無需外加熱源或焊料,適用于熱塑性塑料、金屬箔、锂電池極耳等材料的精密連接。
從工程實踐角度,超聲波焊包含以下關鍵特征:
美國焊接學會(AWS)将超聲波焊歸類為AWS C1.1/C1.1M标準下的特種焊接工藝,其能量效率比傳統電阻焊提高40%以上。中國機械工程學會焊接分會發布的《現代焊接技術手冊》指出,該技術對0.1-3mm厚度材料具有最優適應性。
超聲波焊是一種利用高頻振動能量實現材料連接的固相焊接技術,其核心原理是通過摩擦生熱和壓力作用形成分子層結合。以下是綜合多個權威來源的詳細解析:
能量轉換機制
超聲波焊接通過發生器将電能轉換為高頻振動(通常為15-80 kHz),經換能器傳遞至工件接觸面。高頻振動使材料表面分子劇烈摩擦,瞬間産生局部高溫(但整體溫度低于材料熔點),達到熔融狀态後加壓冷卻實現結合。
物理過程
包含三個階段:表面氧化膜破碎→材料塑性流動→分子擴散再結晶。金屬焊接時,振動幅度約10-40 μm,靜壓力範圍200-5000 N,焊接時間通常為0.1-3秒。
核心優勢
材料適應性
| 材料類型 | 應用示例 | 典型工藝參數|
|----------------|------------------------------|---------------------------|
| 同種金屬 | 鋁箔、銅導線 | 頻率20 kHz,壓力300 N |
| 異種金屬 | 鋁-銅電池極耳 | 振幅25 μm,時間0.5秒|
| 金屬與非金屬 | 塑料外殼嵌件| 頻率40 kHz,壓力800 N |
電子工業
集成電路引線焊接(金絲鍵合)、锂電池極耳連接,利用其精準的熱控制特性避免損傷半導體材料。
汽車制造
安全氣囊傳感器、線束端子焊接,滿足高強度和高可靠性要求。
醫療器械
一次性注射器、血液過濾設備密封,符合無菌無污染标準。
包裝行業
熱塑性薄膜封口(如口罩、尿布),實現每分鐘300次以上的高速生産。
主要受限于材料厚度(金屬≤3 mm,塑料≤5 mm)和設備功率(最大25 kW)。對高硬度材料(如钛合金)需特殊聲極設計,焊接成本較高。
(注:詳細參數和應用案例可參考搜狗百科、锂電池工藝文檔等權威來源)
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