工艺科普，超声波焊接工艺特点分类原理及工业应用

工艺科普，超声波焊接工艺特点分类原理及工业应用

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。

超声波焊接

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。图片来源：engarena

过程

图片来源：science.howstuffworks

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

类型

埋植

埋植指的是焊头在压力下将金属零件挤入塑料孔内

铆焊

铆焊法指的是振动的焊头压制物品的突起处使其热熔为铆钉状，从而使两物体机械铆合

点焊

点焊指的是对于焊线不易设计的物体进行分点焊接，同样可达到熔接效果。

成型

图片来源：forwardtech

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）

剪切型：适用与需要密封或者塑料在很窄的温度区间内快速从固态变成熔融状态的场合。

图片来源：forwardtech

影响焊接性能因素

树脂结晶和非结晶状态

脱模剂

含水率

润滑油

颜料

塑化剂

树脂等级

填料

适用材料

超声焊接是一种快速、坚固、干净和可靠的塑料和金属连接工艺。用于热塑性胶片和板的链接，大多数金属都可以进行超声焊接。

适用的塑料

超声波塑料焊接可用于所有热塑塑料。在为部分结晶塑料制成的工件开缝时必须注意，这种塑料类型所采用的焊接方式与非晶态塑料的焊接方式大相径庭。

PS、ABS、Acrylic、ABS、SAN、PMMA、PC-ABS Blends、 Polycarbonate/PC、PC-ABS Blends、PPS、Polysulfone/PSO、PVC、ASA、PPO、PC-PBT Blends、Polyester、Ryton、PET、Polyamide Co-polymer (Nylon 6-3-T)、Valox Polyamide/Nylon 6、Polyamide/Nylon 6/6、PBT、PP、PE、Polyacetal、Ultem（PEI）

超声焊接的一般特征

连接尺寸：受限

最大厚度（mm）：聚合物：0.1~3；金属 ：0.01~10

不同材料可以连接

处理温度范围（℃））：聚合物 100~250；金属 300~600

超声波塑料焊接的应用举例

自动化、仪表、医药、纺织和玩具业。

铆接

在内衬、仪表盘、座椅和保险杆上的点焊、铆接和压接。

扭转焊接

此方法是一种类型的高频摩擦焊接。振动被切向施加

纸盒（饮料）

超声波密封可以有效地满足所有涂层纸盒材料的需要。

镶边

例如在金属加工中，塑料制成的模制件也可以镶边。

嵌入金属零件

借助超声波能够将螺纹嵌件、螺纹栓、金属线或者其他金属部件嵌入到热后可塑性合成材料里。

杯子、碗、盘子和浮泡

包装开包技术在客户的产品验收中越来越重要。

焊接

超声波线的功能是，讲所有能量集中到一起，然后很快将两个焊接面熔接在一起。

点焊接

点焊主要使用在，没有焊接接头的平模具焊接。

袋子焊接的其它功能

特殊包装袋的许多可能性：管、阀门、开口和纸盒标签等等

来源：硕克超声波科技（上海）有限公司

超声波金属焊接的应用举例

薄板的点焊或者线焊、微型电路等。

电子线束+电线接头

汽车的线束通过超声波导电连接能够实现完整的导电性。

电池

线性和扭力焊接能够广泛应用在电池焊接应用领域。

来源：硕克超声波科技（上海）有限公司

超声焊接的一般特征

连接尺寸 受限

最大厚度（mm）

聚合物：0.1~3

金属 0.01~10

不同材料可以连接

处理温度范围（℃））

聚合物 100~250

金属 300~600

超声焊接适用产品 

1、电器工程、电子学、照明工程、通讯业

焊接：插头、电线插头、接触簧片、插座、电线卷轴、线轴、接触件、荧光管盒、电动熔断器、继电开关、插头注塑件、印刷电路板、保险丝盒、挤出线轴上的注塑成型的杆把手、电缆线圈、灯座、照明电池、手电筒壳、限位开关、信号灯、发话器-舌片-分离器-插头。

铆焊：分压器、电线插头的金属插件、保险丝开关、印刷电路板、插头。

卷边焊、填充焊：电线固定夹、接触盒的金属插件、照明电池、插座、接触簧片、带固定连接的线轴、金属轮的塑料底盘。

埋植：电路导线、外壳的螺纹嵌件。

2、收音机、电唱机、电话机、立体声

焊接：录音机磁带、立体声及磁带录音机部件、扬声器部件、耳机。

铆焊：电唱机探头。

埋置焊：录音电话机底座的螺纹嵌件。

3、摄像机、照相机、光学元件

焊接：幻灯相片框、显像盒、胶卷滚轴、盒式磁带、立体闪光灯、照相机和小型摄影机外壳、放映机、双目看远镜外壳

铆焊：幻灯机底座

埋置焊：幻灯机底座。

4、工程学、精密工程学、计算机装置、办公用品

焊接：检测玻璃密封件、防潮装置、水分离器、混合阀控制器、计算机装置把手、钟罩、墨水瓶、自动铅笔、圆珠笔、钢笔、打字机机壳。

卷边焊：游戏机盘、金属轮塑料盘、滚珠和滚柱轴承分离器。

铆焊：钳子、打字机、高尔夫球。

5、家居用品

焊接：住宅、门把、咖啡壶上的吸管及带塑料环的金属支座、电慰斗、上的把手及水壶、冷气箱的分隔盘、分离器盖的过滤器、食品加工机的功能件、吹风机、吸尘器的喷嘴及附件、打火机。

卷边焊：咖啡过滤器（织布或金属滤网）。

埋置焊：吹风机叶轮的轴承刷。

6、交通运输

焊接：反光镜、顶灯、尾灯、自行车后反光镜、三角警告牌、路标牌、遮阳板、机动车及助动车的内外镜、按钮及开关、排气喷嘴、汽车仪表板、行李箱、镶板挡板、轿车及卡车的车标、喇叭罩、汽车电器元件、冷却水系统用阀、保险杠、安全带锁紧装置、安全带、收音机屏、中心锁紧装置的附件。

铆焊：汽车挡泥板、仪表板框、车门锁紧装置功能件。

卷边焊：内外镜、BOWDEN电线端盖、叶片、透风机的风门片的调节杆。

埋置焊：汽车仪表板的螺纹衬套和销钉、方向盘。

7、家具行业

焊接：桌腿、按钮、家具把手。

铆焊：焊接功能件

埋置焊：家具配件的螺纹嵌件及螺丝。

8、体育、休闲、业余爱好用品、玩具

焊接：滑雪橇、滑雪眼镜、玩具外壳、玩具部件、玩具火车装置、玩具汽车等、水箱。

铆焊：便携刀把手

9、运输、医药设备、化装品

焊接：广口瓶或其它盛冰激凌的容器等、电动牙刷轴、电动牙刷容器、管头及管帽、化装品包装容器、盖子、带注塑成型喷管的吹塑成型容器、酸奶瓶及盖子、输血用针剂、人造肾、生物用过滤器、柔性容器的螺纹口。

卷边焊；化装镜、针剂插头。

10、其它超声波焊接机

缝焊：织布的缝接、拉伸织布的缝接、人造无机织物棉被的打褶

来源：硕克超声波科技（上海）有限公司