一文了解超声波焊接，是时候展示真正的技术了

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。

超声焊接需要包含超声波发生器、转换器、升压器、焊具等部件。

一、超声波焊接原理

一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器/换能器/变幅杆/焊头三联组/模具和机架。

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将需要焊接的部件区域熔化。超声波不仅可以被用来焊接金属、硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜等。本篇文章主要介绍金属和塑料的焊接。

1）超声波金属焊接原理

超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升。接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接。可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。

2）超声波塑料焊接原理

超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。

超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。

焊接过程

1）焊头对塑料表面施压

2）焊头每秒20000到40000次振动

3）振动产生摩擦热使材料融化粘接

焊接类型

熔接口设计

超声焊接一般都要求熔接口要小，接触面要统一。接口设计取决于焊接的材料，焊件的形状以及焊件要求等因素。通常连接的三角形状部分会聚集超声能量，并快速融化形成焊接面。由左向右（对接接头、阶梯型、榫槽型）

二、焊接优点

1）超声波金属焊接优点：

a、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。

b、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。

c、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。

d、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。

e、焊接无火花，环保安全。

2）超声波塑料焊接优点：

a、焊接速度快，焊接强度高、密封性好；

b、取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件；

c、焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。

三、适用产品

1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。

2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。

3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。

4）、电线与各种电子元件、接点、连接器互熔。

5）、各种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。

6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。

7）、金属管的封尾、切断可水、气密。

样件照片

来源：机器迷