超声波焊接的原理及应用ppt课件
合集下载
超声波焊接技术PPT课件.ppt
焊头接触
耦合面
太小
正确
不正确
焊头接触
增加法兰以便焊头 直接位于焊接区域 上
超声波模具設計和应用对焊接效 果産生什庅作用
?
• 換能器 • 調幅器 • 焊头 • 底座
模具技术
压电陶瓷
H H
通电前
通电后
标准振幅
可能损坏的原因
✓ 横向振动 ✓过热 ✓撞击 ✓焊头频率相差大 ✓不適當調幅器
什么是调幅器 ？
剪切接口的局限
需要紧密公差 需要刚性侧壁支撑 零件尺寸 不规则外形
塑膠件焊接線設計外,還需要考 慮其它因素吗
?
其它设计考虑因素
尖角 孔洞和弯曲 附加物 振动膜 焊头接触
尖角
避免
推荐
孔洞和弯曲
焊头
空洞
潜在的焊接盲区
半结晶型树脂
无定型树 脂
附加物
焊头
潜在的裂纹点
附加物
振动膜
焊接时间改小 振幅加大或减小 Amplitude ProfilingTM 焊头中心柱塞 内壁加厚 内部支撑筋
调幅器是铝合金或钛合金材料制成的一 个半波长共振部分。它安置于换能器和焊头 之间，调节传递至焊头的振动幅度。
调幅器的增益
1:0.6
1:1
1:1.5
1:2.0
1:2.5
1:0.6
1:1
1:1.5
1:2.0
能量 = 功率 X 时间
功率因素
力
X
速率
力可以改变
速率因素
压强
下降速率
频率 X 振幅
负 载
黑色 银色
压力
金色
无调幅 器
如何选择调幅器
• 可咨询本公司应用部 • 超声焊头有其相应的调幅器增益极限 • 工件塑膠特性,面積大少,形狀------振幅 • 应用之種類---铆焊,点焊,嵌插焊等
《超声波焊接工艺》课件
检测方法
超声波频率：影响焊接 效果，需选择合适的频
率
焊接时间：影响焊接效 果，需控制焊接时间
焊接温度：影响焊接效 果，需控制焊接温度
环境因素：影响焊接效 果，需控制环境因素
焊接设备：影响焊接效 果，需选择高质量的设
备
07
超声波焊接技术的发展趋势与展望
超声波焊接技术的国内外研究现状
国内研究现状：超声波焊 接技术在国内得到了广泛 应用，主要集中在汽车、 电子、医疗等领域。
超声波发生器：产生高频超 声波
工件：需要焊接的工件
冷却系统：冷却焊头和工件， 防止过热损坏
控制系统：控制超声波发生 器、换能器、焊头等部件的
工作状态
超声波焊接设备的分类
按照功率分类：大功率、中功率、小功率 按照频率分类：低频、中频、高频 按照结构分类：单头、双头、多头 按照用途分类：通用型、专用型、特殊型
培训与教育：对操作人员 进行培训，提高焊接质量 意识和技能水平
超声波焊接质量影响因素及改进措施
超声波功率：影响焊接 强度，需调整至最佳功
率
焊接压力：影响焊接质 量，需调整至最佳压力
焊接材料：影响焊接效 果，需选择合适的材料
操作人员技能：影响焊 接质量，需提高操作人
员技能
质量检测方法：影响焊 接质量，需选择合适的
汇报人：PPT
超声波焊接的应用范围
电子行业：如电路板、电子元器件 等
汽车行业：如汽车零部件、内饰件 等
医疗行业：如医疗器械、医疗耗材 等
食品行业：如食品包装、食品容器 等
航空航天：如航天器零部件、航空 器零部件等
纺织行业：如纺织品、服装等
03
超声波焊接设备
超声波焊接设备的组成
超声波频率：影响焊接 效果，需选择合适的频
率
焊接时间：影响焊接效 果，需控制焊接时间
焊接温度：影响焊接效 果，需控制焊接温度
环境因素：影响焊接效 果，需控制环境因素
焊接设备：影响焊接效 果，需选择高质量的设
备
07
超声波焊接技术的发展趋势与展望
超声波焊接技术的国内外研究现状
国内研究现状：超声波焊 接技术在国内得到了广泛 应用，主要集中在汽车、 电子、医疗等领域。
超声波发生器：产生高频超 声波
工件：需要焊接的工件
冷却系统：冷却焊头和工件， 防止过热损坏
控制系统：控制超声波发生 器、换能器、焊头等部件的
工作状态
超声波焊接设备的分类
按照功率分类：大功率、中功率、小功率 按照频率分类：低频、中频、高频 按照结构分类：单头、双头、多头 按照用途分类：通用型、专用型、特殊型
培训与教育：对操作人员 进行培训，提高焊接质量 意识和技能水平
超声波焊接质量影响因素及改进措施
超声波功率：影响焊接 强度，需调整至最佳功
率
焊接压力：影响焊接质 量，需调整至最佳压力
焊接材料：影响焊接效 果，需选择合适的材料
操作人员技能：影响焊 接质量，需提高操作人
员技能
质量检测方法：影响焊 接质量，需选择合适的
汇报人：PPT
超声波焊接的应用范围
电子行业：如电路板、电子元器件 等
汽车行业：如汽车零部件、内饰件 等
医疗行业：如医疗器械、医疗耗材 等
食品行业：如食品包装、食品容器 等
航空航天：如航天器零部件、航空 器零部件等
纺织行业：如纺织品、服装等
03
超声波焊接设备
超声波焊接设备的组成
超声波焊接的原理及应用
❖ 国外在1960年开始应用超声波焊接技术 ❖ 优点：焊接时间短、焊接强度高、表面无损坏、
非焊接区域不发热，易实现自动化等优点, 已 被广泛用于同种材料或不同材料之间的连接。 ❖溶剂粘敷:连接物表面需要处理, 不但费时, 还易造成外观粗糙。 ❖热融接法:焊接质量极差, 工件外观易变形, 尤其是当产品要求密封性好时, 废品率极高。
超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
精品课件
超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
精品课件
超声波焊接的机理
❖ 产热机理
精品课件
内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
精品课件
超声波焊接的工艺参数
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ 特殊焊接设计
精品课件
超声波焊接的工艺条件
❖ 点焊
❖ 铆焊
精品课件
超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
精品课件
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
精品课件
超声波焊接的应用
❖ 应用领域：医械、包装、汽配、渔具等行业 ❖ 产品：汽车、服装、塑料玩具自封袋、塑料酒
瓶盖、洗碗机水轮、塑料假鱼饵、充电器外壳 和手机吊带的焊接、一次打火机外壳。 ❖材料范围：ABS 塑料、AEC塑料、AMMA塑料、 ABA塑料、ARS塑料、AS塑料、PS塑料、PP塑料、 PC塑料、PE、PVC、POM等
非焊接区域不发热，易实现自动化等优点, 已 被广泛用于同种材料或不同材料之间的连接。 ❖溶剂粘敷:连接物表面需要处理, 不但费时, 还易造成外观粗糙。 ❖热融接法:焊接质量极差, 工件外观易变形, 尤其是当产品要求密封性好时, 废品率极高。
超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
精品课件
超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
精品课件
超声波焊接的机理
❖ 产热机理
精品课件
内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
精品课件
超声波焊接的工艺参数
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ 特殊焊接设计
精品课件
超声波焊接的工艺条件
❖ 点焊
❖ 铆焊
精品课件
超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
精品课件
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
精品课件
超声波焊接的应用
❖ 应用领域：医械、包装、汽配、渔具等行业 ❖ 产品：汽车、服装、塑料玩具自封袋、塑料酒
瓶盖、洗碗机水轮、塑料假鱼饵、充电器外壳 和手机吊带的焊接、一次打火机外壳。 ❖材料范围：ABS 塑料、AEC塑料、AMMA塑料、 ABA塑料、ARS塑料、AS塑料、PS塑料、PP塑料、 PC塑料、PE、PVC、POM等
特种焊接技术第五章超声波焊接ppt课件
率一般低于3~5％。
超声波焊缝的形成过程主要由震动剪切力、静 压力和接头区的升温三个因素所决定。
超声波焊接中能量转换与传递过程
电网 ~
50kHz
超声波 60~80kHz 发生器 电磁振荡
磁致伸缩 换能器
焊件
60~80kHz 机械振动
空气-传播超 16~80kHz. 声波声能 机械振动
上声极 改变方向
微电子器件中，半导体硅片与金属细丝（Au、Ag、 Al、Pt、Ta）的精密焊接是超声波焊接方法最重要
和最成功的一个应用领域。 3）适于焊接高热导率及高电导率的材料。例
如金、银、铜、铝等材料在电阻点焊中是比较难焊 的，使用超声波焊接，这些金属成为最容易焊接的 几种材料。
4）与电阻点焊相比，耗用功率仅为电阻点焊 的 5% 左右。变形小于3~5%。焊点强度及强度稳定
二、接头设计及准备
1、接头设计
由于焊接过程母材不发生熔化，焊点不受过大 压力，因此可自由设计点距、边距和行距等参数。
s
2、焊件表面准备
不需严格清理，因为振动
对表面层有破碎清理作用。氧
化严重和有锈层，仍需清理。
3、上声极选用
er
尽可能选用摩擦系数大以
及具有足够耐磨性的材料。目
前焊铝、铜等用高速钢、轴承
（一）同种金属材料的焊接
可实现铝及铝合金焊接、铜及铜合金的焊接、 钛及钛合金的焊接、高熔点材料的焊接。
（二）塑料的超声波焊
塑料焊接时，通常尽量将焊件的结合面置于谐 振曲线的波节点上，以便在这里释放出最高的局部 热量，以使材料受热熔化达到焊接的目的。
塑料焊接面预加工设计
塑料超声波焊的原理 是焊接面在超声波能量作 用下进行高频机械振动而 加热融化，同时施加焊接 压力。
焊缝超声波探伤应用PPT课件
第11页/共32页
探头的移动方式
• 焊缝探伤中探头移动的基本方式有左右移动、前后移动、定点转动。但是在实际的探伤过程中，以上几种 方式结合适用，就成为锯齿形扫查。初次之外，为检测横向缺陷，还有斜平行扫查、和在焊缝上代TUD系列全数字智能超声波探伤仪
斜 探 头
存储
第26页/共32页
五、数据处理 1) 现场探伤完毕后，回到试验室可将探伤结果记录整理打印，以提供完整、真实、权威的探伤报告。 第27页/共32页
2)检验结果的等级分类
焊缝超声检验结果分为四级： 1）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评
为Ⅰ级。 2）最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者
判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如 何，均评为Ⅳ级。
第14页/共32页
(二) 、探伤实践简介 • 探伤条件和要求如下： • 工件：20mm的45#平板对接焊缝 • 探头：2.5M13×13K2，单晶斜探头 • 试块：CSK-IA，CSK-IIIA • 定位要求： • 声 程 标 度：垂直 • 基准反射体度量：深度 • DAC法 • DAC点数： 3（10、20、30） • 测长线移量：-9 dB • 定量线移量：-3 dB • 判废线移量： 5 dB
第19页/共32页
图2
第20页/共32页
九).做DAC曲线
• （1）使用CSK-IIIA试块，移动探头，使来自某一深度(此深度应为待测各点中深度最浅的一点)的最高回波 为80%（此时要调节增益）。 选4个孔,深度分别是10mm,20mm,30mm,40mm的小孔。
第21页/共32页
• 按 DAC D标A定C 键，开始制作的 DAC曲线。移动斜探头找到 10mm孔最高回波，
件采用大K值，以便避免近场区探伤，提高定 位定量精度；厚工件采用小K值，以便缩短声 程，减小衰减，提高探伤灵敏度。同时还可 减少打磨宽度。在条件允许的情况下，应尽 量采用大K值探头。 • 探头K值常因工件中的声速变化和探头的磨损 而产生变化，所以探伤前必须在试块上实测K 值，并在以后的探伤中经常校验。
探头的移动方式
• 焊缝探伤中探头移动的基本方式有左右移动、前后移动、定点转动。但是在实际的探伤过程中，以上几种 方式结合适用，就成为锯齿形扫查。初次之外，为检测横向缺陷，还有斜平行扫查、和在焊缝上代TUD系列全数字智能超声波探伤仪
斜 探 头
存储
第26页/共32页
五、数据处理 1) 现场探伤完毕后，回到试验室可将探伤结果记录整理打印，以提供完整、真实、权威的探伤报告。 第27页/共32页
2)检验结果的等级分类
焊缝超声检验结果分为四级： 1）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评
为Ⅰ级。 2）最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者
判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如 何，均评为Ⅳ级。
第14页/共32页
(二) 、探伤实践简介 • 探伤条件和要求如下： • 工件：20mm的45#平板对接焊缝 • 探头：2.5M13×13K2，单晶斜探头 • 试块：CSK-IA，CSK-IIIA • 定位要求： • 声 程 标 度：垂直 • 基准反射体度量：深度 • DAC法 • DAC点数： 3（10、20、30） • 测长线移量：-9 dB • 定量线移量：-3 dB • 判废线移量： 5 dB
第19页/共32页
图2
第20页/共32页
九).做DAC曲线
• （1）使用CSK-IIIA试块，移动探头，使来自某一深度(此深度应为待测各点中深度最浅的一点)的最高回波 为80%（此时要调节增益）。 选4个孔,深度分别是10mm,20mm,30mm,40mm的小孔。
第21页/共32页
• 按 DAC D标A定C 键，开始制作的 DAC曲线。移动斜探头找到 10mm孔最高回波，
件采用大K值，以便避免近场区探伤，提高定 位定量精度；厚工件采用小K值，以便缩短声 程，减小衰减，提高探伤灵敏度。同时还可 减少打磨宽度。在条件允许的情况下，应尽 量采用大K值探头。 • 探头K值常因工件中的声速变化和探头的磨损 而产生变化，所以探伤前必须在试块上实测K 值，并在以后的探伤中经常校验。
超声波焊接结构设计 课件
焊接质量。
无损பைடு நூலகம்测
利用超声波、X射线等技术对 焊缝进行无损检测，以发现内
部缺陷。
破坏性检测
通过切割、拉伸等试验，对焊 缝进行破坏性检测，以评估其
力学性能。
焊接质量控制措施
选用合适的焊接参数
根据材料厚度、焊接方式等因 素，选择合适的功率、时间和
压力等参数。
控制材料质量
确保材料表面清洁、无杂质， 符合焊接要求。
超声波气动部分
超声波气动部分包括气源、气路控制系 统和气动元件等，它为超声波焊接提供 气压动力，实现焊头的上下振动和工件
的夹紧。
超声波气动部分的气压、流量和稳定性 对焊接效果有很大影响，因此选择合适 的气动元件和控制方式是实现高效、高
质量超声波焊接的重要环节。
常见的气动元件包括气缸、电磁阀、调 压阀等，可根据实际需求选择适合的元
缝焊
通过在两个金属板材之间施加超声波能量，使接触面熔化，并在压 力作用下形成连续的焊缝。
对焊
将两个金属板材的对接端施加超声波能量，使其熔化后结合在一起， 形成对接接头。
焊接结构设计要点
材料选择
根据焊接工艺要求和产品性能需求，选择适合的金属材料。
焊接面设计
确保焊接面平整、无杂质，以实现良好的接触和熔合。
超声波焊接原理
热作用
超声波在固体材料中传 播时，通过摩擦产生热 量，使接触面材料熔化。
压力作用
在焊接过程中，施加适 当的压力使熔融材料紧
密结合。
声流作用
冶金结合
超声波传播时在材料中 产生的声流能促进材料
流动和结合。
通过热作用、压力作用 和声流作用的综合效应， 实现材料的永久性连接。
02 超声波焊接设备
无损பைடு நூலகம்测
利用超声波、X射线等技术对 焊缝进行无损检测，以发现内
部缺陷。
破坏性检测
通过切割、拉伸等试验，对焊 缝进行破坏性检测，以评估其
力学性能。
焊接质量控制措施
选用合适的焊接参数
根据材料厚度、焊接方式等因 素，选择合适的功率、时间和
压力等参数。
控制材料质量
确保材料表面清洁、无杂质， 符合焊接要求。
超声波气动部分
超声波气动部分包括气源、气路控制系 统和气动元件等，它为超声波焊接提供 气压动力，实现焊头的上下振动和工件
的夹紧。
超声波气动部分的气压、流量和稳定性 对焊接效果有很大影响，因此选择合适 的气动元件和控制方式是实现高效、高
质量超声波焊接的重要环节。
常见的气动元件包括气缸、电磁阀、调 压阀等，可根据实际需求选择适合的元
缝焊
通过在两个金属板材之间施加超声波能量，使接触面熔化，并在压 力作用下形成连续的焊缝。
对焊
将两个金属板材的对接端施加超声波能量，使其熔化后结合在一起， 形成对接接头。
焊接结构设计要点
材料选择
根据焊接工艺要求和产品性能需求，选择适合的金属材料。
焊接面设计
确保焊接面平整、无杂质，以实现良好的接触和熔合。
超声波焊接原理
热作用
超声波在固体材料中传 播时，通过摩擦产生热 量，使接触面材料熔化。
压力作用
在焊接过程中，施加适 当的压力使熔融材料紧
密结合。
声流作用
冶金结合
超声波传播时在材料中 产生的声流能促进材料
流动和结合。
通过热作用、压力作用 和声流作用的综合效应， 实现材料的永久性连接。
02 超声波焊接设备
压焊方法及设备 第十一章 超声波焊ppt课件
图11-2 超声波焊点区的涡 流状塑性流动层
2.接头组织特征
(1)机械嵌合 超声波焊接接头中常见到两焊件接触处构成塑性流动层，并呈 现犬牙交错的机械嵌合，这种接合对衔接强度起到有利的作用，但并不是金 属的衔接，在金属与非金属之间的超声波焊接时，这种机械嵌协作用占主导 位置。 (2)金属原子间的键合 在超声波焊接接头中，焊接界面之间存在大量被歪扭 的晶粒，这些晶粒是跨越界面的“公共晶粒〞，其尺寸与母材金属的晶粒无 明显差别，接头不存在明显的界面，两资料之间经过金属原子的键合而连在 一同。 (3)金属间的物理冶金 超声波焊接中还存在着由于摩擦生热所引起的再结晶、 分散、相变以及金属间化合物构成等冶金过程。 (4)界面微区的熔化景象 超声波焊接时，微区焊接温度很难准确丈量，不能 排除微区中出现部分熔化景象。
2.声学系统
(1)换能器 换能器的作用是将超声波发生器的电磁振荡(电磁能)转变成一样 频率的机械振动(机械能)，它是焊机的机械振动源。 (2)传振杆 超声波焊接的传振杆是与压电式换能器配套的声学器件，普通由4 5钢、３０ＣｒＭｎＳｉ低合金或超硬铝合金制成，主要是用来调整输出负载、 固定系统及方便实践运用。 (3)聚能器 聚能器又称变幅杆，其作用是将换能器所转换成的高频弹性振动 能量传送给焊件，以便调理换能器和负载的参数。 (4)耦合杆 耦合杆用于振动能量的传输及耦合，将聚能器输出的纵向振动改 动为弯曲振动。 (5)声极 声极是直接与焊件接触的部件，分为上声极和下声极。
1.超声波焊接特点 2.超声波焊接分类
11.2.1 工艺特点
1.超声波焊接特点
1)可焊接的资料范围广，可用于同种金属资料、特别是高导电、高导热性的 资料(如金、银、铜、铝等)和一些难熔金属的焊接，也可用于性能相差悬殊的 异种金属资料(如导热、硬度、熔点等)、金属与非金属、塑料等资料的焊接， 还可以实现厚度相差悬殊以及多层箔片等特殊构造的焊接。 2)焊件不通电，不需求外加热源，接头中不出现宏观的气孔等缺陷，不生成 脆性金属间化合物，不发生像电阻焊时易出现的熔融金属的喷溅等问题。 3)焊缝金属的物理和力学性能不发生宏观变化，其焊接接头的静载强度和疲 劳强度都比电阻焊接头的强度高，且稳定性好。 4)被焊金属外表氧化膜或涂层对焊接质量影响较小，焊前对焊件外表预备任 务比较简单。 5)构成接头所需电能少，仅为电阻焊的5%；焊件变形小。 6)不需求添加任何粘结剂、填料或溶剂，具有操作简便、焊接速度快、接头 强度高、消费效率高等优点。
超声波焊接的原理及应用PPT课件
❖ (4) 研究新的导能机构和连接层材料，扩大焊接技术 的应用范围
❖ (5) 建立焊接设备、工艺参数、常用材料的对应关系 规律，减少实验次数，降低成本。
33
参考文献
精选ppt课件2021
❖ 【1】超声波焊接原理及其工艺研究，王叶 ❖ 【2】热塑性塑料的超声波焊接和振动焊接特性，陈健 ❖ 【3】塑料薄膜超声波焊接研究，成全 ❖ 【4】超声波塑料焊接机理，张宗波 ❖ 【5】超声波塑料焊接粘弹性热的仿真计算，张振强 ❖ 【6】塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展，高阳 ❖ 【7】塑料件超声波焊接工艺及焊接设计，Herrmann ❖ 【8】塑料焊接加工几种方法，陶永亮 ❖ 【9】塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进
超声波焊接的工艺参数
精选ppt课件2021
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ PC，PS，SAN，ABS，PMMA
17
超声波焊接的工艺条件
❖二、设备参数
❖ 振幅
❖ 焊接时间
18
精选ppt课件2021
精选ppt课件2021
高分子材料 超声波焊接技术
分1 黄浩
1
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条
精选ppt课件2021
超声波焊接的基本概念
❖ 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。
3
精选ppt课件2021
超声波焊接的基本概念
精选ppt课件2021
❖ 国外在1960年开始应用超声波焊接技术 ❖ 优点：焊接时间短、焊接强度高、表面无损坏
❖ (5) 建立焊接设备、工艺参数、常用材料的对应关系 规律，减少实验次数，降低成本。
33
参考文献
精选ppt课件2021
❖ 【1】超声波焊接原理及其工艺研究，王叶 ❖ 【2】热塑性塑料的超声波焊接和振动焊接特性，陈健 ❖ 【3】塑料薄膜超声波焊接研究，成全 ❖ 【4】超声波塑料焊接机理，张宗波 ❖ 【5】超声波塑料焊接粘弹性热的仿真计算，张振强 ❖ 【6】塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展，高阳 ❖ 【7】塑料件超声波焊接工艺及焊接设计，Herrmann ❖ 【8】塑料焊接加工几种方法，陶永亮 ❖ 【9】塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进
超声波焊接的工艺参数
精选ppt课件2021
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ PC，PS，SAN，ABS，PMMA
17
超声波焊接的工艺条件
❖二、设备参数
❖ 振幅
❖ 焊接时间
18
精选ppt课件2021
精选ppt课件2021
高分子材料 超声波焊接技术
分1 黄浩
1
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条
精选ppt课件2021
超声波焊接的基本概念
❖ 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。
3
精选ppt课件2021
超声波焊接的基本概念
精选ppt课件2021
❖ 国外在1960年开始应用超声波焊接技术 ❖ 优点：焊接时间短、焊接强度高、表面无损坏
超声波焊接结构设计通用课件
为了实现多材料、多工艺的复合焊接，需要深入研究不同材料之间的相互作用和兼容性，掌握各种材料的物理和化学特性， 优化焊接工艺参数，提高焊接质量和效率。同时，还需要研发适用于复合焊接的超声波焊接设备，提高设备的适应性和可靠性。
智能化、自动化的焊接设备与工艺
随着工业4.0和智能制造的推进，智能化、自动化的焊接设备与工艺成为未来超声波焊接的发展趋势。 通过引入人工智能、机器学习等技术，可以实现焊接过程的自动化和智能化控制，提高焊接质量和效 率。
为了实现智能化、自动化的焊接，需要深入研究焊接过程的物理和化学机制，建立完善的焊接数据库 和知识库，开发高效的算法和模型，提高设备的智能化和自主化程度。同时，还需要加强与自动化、 计算机科学等领域的交叉合作，推动超声波焊接技术的创新发展。
感谢观 看
THANKS
表面处理不当
焊接前对材料表面进行清洁和预处理， 去除油污、氧化膜等，可以提高焊接 强度。
材料不匹配
不同材料的声阻抗差异可能导致能量 传递效率降低，影响焊接强度。解决 方法是选择声阻抗相匹配的材料或采 用特殊的超声波焊接参数。
焊接参数不当
调整合适的焊接时间、压力和功率等 参数，以达到最佳的焊接效果。
焊接变形的问题
超声波焊接结构设 计通用课件
目 录
• 超声波焊接结构设计中的挑战与 • 未来超声波焊接结构设计的发展
01
超声波焊接技术概述
超声波焊接的定义与原理
超声波焊接定义
振动传递
超声波焊接是一种利用高频振动能量 来实现塑料、金属等材料连接的工艺 方法。
焊头将振动能量传递至工件，使工件 产生摩擦热和塑性变形，从而实现工 件之间的连接。
03
超声波焊接结构设计实例
塑料焊接结构设计
智能化、自动化的焊接设备与工艺
随着工业4.0和智能制造的推进，智能化、自动化的焊接设备与工艺成为未来超声波焊接的发展趋势。 通过引入人工智能、机器学习等技术，可以实现焊接过程的自动化和智能化控制，提高焊接质量和效 率。
为了实现智能化、自动化的焊接，需要深入研究焊接过程的物理和化学机制，建立完善的焊接数据库 和知识库，开发高效的算法和模型，提高设备的智能化和自主化程度。同时，还需要加强与自动化、 计算机科学等领域的交叉合作，推动超声波焊接技术的创新发展。
感谢观 看
THANKS
表面处理不当
焊接前对材料表面进行清洁和预处理， 去除油污、氧化膜等，可以提高焊接 强度。
材料不匹配
不同材料的声阻抗差异可能导致能量 传递效率降低，影响焊接强度。解决 方法是选择声阻抗相匹配的材料或采 用特殊的超声波焊接参数。
焊接参数不当
调整合适的焊接时间、压力和功率等 参数，以达到最佳的焊接效果。
焊接变形的问题
超声波焊接结构设 计通用课件
目 录
• 超声波焊接结构设计中的挑战与 • 未来超声波焊接结构设计的发展
01
超声波焊接技术概述
超声波焊接的定义与原理
超声波焊接定义
振动传递
超声波焊接是一种利用高频振动能量 来实现塑料、金属等材料连接的工艺 方法。
焊头将振动能量传递至工件，使工件 产生摩擦热和塑性变形，从而实现工 件之间的连接。
03
超声波焊接结构设计实例
塑料焊接结构设计
《超声波焊接工艺》课件
超声波焊接的物理过程
01
02
03
表面振动
超声波在焊接表面产生高 频率的振动，使接触面摩 擦生热。
材料融合
在高温和压力的作用下， 焊接材料发生塑性变形和 流动，实现焊接。
接头形成
通过材料的融合和相互渗 透，形成牢固的接头。
超声波焊接的工艺参数
振动频率
通常在20kHz至100kHz之间， 频率越高，焊接效果越好。
《超声波焊接工艺》ppt课件
目 录
• 超声波焊接工艺简介 • 超声波焊接原理 • 超声波焊接设备 • 超声波焊接工艺流程 • 超声波焊接的质量控制 • 超声波焊接的未来发展
01
超声波焊接工艺简介
超声波焊接的定义
01
超声波焊接是一种利用超声波能 量将两个或多个材料连接在一起 的工艺。
02
超声波焊接机产生高频振动，通 过接触面将能量传递到待焊接材 料上，使材料局部熔化或达到柔 性状态，从而实现连接。
结合人工智能和机器学习技术，实现焊接过程的自动控制和优化。
多功能超声波焊接技术
开发能够适应不同材料和焊接需求的超声波焊接设备，拓宽应用领 域。
超声波焊接与其他焊接方法的比较
01
热传导焊接
超声波焊接与热传导焊接在原理上有本质的不同，超声波焊接主要依靠
超声波的振动能量使材料表面产生塑性变形而结合，而热传导焊接则是
焊接压力
焊接压力过小，焊接 不牢固；压力过大， 则可能损坏材料。
焊件表面状态
焊件表面不干净或有 杂质，会影响焊接质 量。
焊件材料性质
材料的硬度、热导率 等物理性质会影响超 声波焊接的效果。
提高焊接质量的措施
控制焊接压力，确保在适当 的范围内。
超声波、电阻焊及锡焊ppt课件
振幅: 3Hale Waihona Puke µ m超声波焊接优点：
1）两被焊接物体重叠,经超声振动加压接合成固态形式,焊接时间短, 低温焊接，不破坏金属分子结构 2）超声焊与电阻焊方法比较，模具寿命长，模具整修与替代时间少， 而且易于实现自动化 3）处理超声焊接无需助焊剂、金属填料、外部加热等外部因素 4）不需任何助焊剂、气体、焊料。 焊接无火花，环保安全 缺点： 焊接金属件不能太厚，钢材料不能焊接。
锡焊
锡焊
优点： 工艺简单，容易操作 缺点： 1）一般情况下遇到的焊件往往都需要进行表面清理工作，去除焊接面 上的锈迹，油污，灰尘等影响焊接质量的杂质。 2）焊接过程中焊剂是必不可缺的。 3）焊剂和焊锡在焊接过程中会释放有毒气体，环保性差。 4）焊接过程中，表面容易氧化。
超声波焊接
在一定压力下两工件作相对高频率机械振动
锡焊
焊接原理：
目前电子元件焊接主要采用锡焊接技术。采用锡焊合金材料的锡,在 一定的温度下熔化焊接、金属原子与锡互相吸引,扩散层之间的结合, 渗透。外观版铜线铂和部件都很顺利,他们实际上是有很多微小的表 面熔体流量、凹凸间隙的锡焊焊表面扩散,通过毛细管吸力的形成与 锡焊、组成和印刷板紧密结合在一起,并具有良好的导电性。 锡焊条件是:焊接表面应干净,油垢、影响焊接、可锡焊润湿金属 可焊性、黄铜表面氧化膜材料生产,可以帮助对焊焊剂,表面为锡焊, 跟着入侵之后,必须有适当的温度,使焊接材料具有一定的流动性,能 达到这一目标,但焊接温度过高,也不太容易成型、焊接质量的氧化膜。
超声波、电阻焊及锡焊
金属焊接工艺
比较常见的金属焊接工艺： 1）锡焊接：锡焊是利用低熔点的金属焊料加热熔化后， 渗入并充填金属件连接处间隙的焊接方法。因焊料 常为锡基合金，故名。常用烙铁作加热工具。 2）电阻焊接：电阻焊(resistance welding)是将被焊工件压 紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件 接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔 化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法 3）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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
14
超声波焊接的机理
❖ 产热机理
15
内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
16
超声波焊接的工艺参数
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ (4) 研究新的导能机构和连接层材料，扩大焊接技术 的应用范围
❖ (5) 建立焊接设备、工艺参数、常用材料的对应关系 规律，减少实验次数，降低成本。
33
参考文献
❖ 【1】超声波焊接原理及其工艺研究，王叶 ❖ 【2】热塑性塑料的超声波焊接和振动焊接特性，陈健 ❖ 【3】塑料薄膜超声波焊接研究，成全 ❖ 【4】超声波塑料焊接机理，张宗波 ❖ 【5】超声波塑料焊接粘弹性热的仿真计算，张振强 ❖ 【6】塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展，高阳 ❖ 【7】塑料件超声波焊接工艺及焊接设计，Herrmann ❖ 【8】塑料焊接加工几种方法，陶永亮 ❖ 【9】塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进
展，张宗波 ❖ 【10】超声波焊接技术在汽车炮筒式仪表上的创新应用，魏鹿义 ❖ 【10】超声波焊接技术在燃气表装配领域的应用，吕洪彬
34
LOGO
欢迎提问！
35
23
超声波焊接的工艺条件
❖ 点焊
❖ 铆焊
24
超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
25
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
26
超声波焊接的应用
❖ 应用领域：医械、包装、汽配、渔具等行业 ❖ 产品：汽车、服装、塑料玩具自封袋、塑料酒
瓶盖、洗碗机水轮、塑料假鱼饵、充电器外壳 和手机吊带的焊接、一次打火机外壳。 ❖材料范围：ABS 塑料、AEC塑料、AMMA塑 料、ABA塑料、ARS塑料、AS塑料、PS塑料、 PP塑料、PC塑料、PE、PVC、POM等
有温升率增大的现象,而给出的模型并不能 与之很好的吻合。
7
超声波焊接的机理
❖Menges 等人认为热主要来自材料内部的摩擦 而非界面摩擦
❖Tolunary 等人通过实验发现试件内部质点的 热主要来自材料的粘性耗散
❖Benatar 等人利用DMA方法（动态力学测试） 测试了低频下材料的动态模量,基于“时温等 效性原理”平移并外推得到了高频(20kHz) 下 材料的动态模量。
8
超声波焊接的机理
❖ 提出了摩擦生热是启动热源，粘弹热是主 要热源的产热机理。
9
超声波焊接的机理
❖ 静态松弛模量，Maxwell模型，10阶Prony级数
10
超声波焊接的机理
❖ 动态粘弹性 ❖ 时温等效原理
❖ DMA温度谱
11
超声波焊接的机理
❖ 应变能与周期温升
12
超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
❖ PC，PS，SAN，ABS，PMMA
17
超声波焊接的工艺条件
❖二、设备参数
❖ 振幅
❖ 焊接时间
18
超声波焊接的工艺条件
❖ 制品厚度
❖ 焊接压力
19
超声波焊接的工艺条件
❖三、焊线设计
❖ 能量引导
20
超声波焊接的工艺条件21超声来自焊接的工艺条件❖ 焊件自准
22
超声波焊接的工艺条件
❖ 特殊焊接设计
31
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
实际应用
5
前景展望
32
超声波焊接的前景展望
❖ (1) 研究焊接区域的状态，包括熔融区结晶度、取向 程度、化学组分等，深入研究超声波焊接机理
❖ (2) 完善焊接质量的检测手段，尤其是完善实时跟踪 监测方法
❖ (3) 模拟焊接过程焊接区域温度、应力变化规律，为 实验起指导作用
5
内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
6
超声波焊接的机理
❖ 早期的理论：当塑料工件表面产生超声波振 动时, 接触表面因摩擦而温度升高实现焊接, 非焊接面没有摩擦, 温度也不会升高。
❖Frankel 等人将之等效为从接触界面到材料 内部的一维热传导问题。
❖试验发现在材料的玻璃点转变温度Tg 附近
LOGO
高分子材料 超声波焊接技术
分1 黄浩
1
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
2
超声波焊接的基本概念
❖ 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。
3
超声波焊接的基本概念
❖ 国外在1960年开始应用超声波焊接技术 ❖ 优点：焊接时间短、焊接强度高、表面无损坏、
非焊接区域不发热，易实现自动化等优点, 已 被广泛用于同种材料或不同材料之间的连接。 ❖溶剂粘敷:连接物表面需要处理, 不但费时, 还 易造成外观粗糙。 ❖热融接法:焊接质量极差, 工件外观易变形, 尤 其是当产品要求密封性好时, 废品率极高。
4
超声波焊接的基本概念
❖ 过程：在超声波振动 能的作用下,焊接线首 先开始熔化,熔体在压 力作用下向被焊产品 上下表面铺展,,当停止 超声后, 温度降下来熔 融塑料凝固从而使被 焊产品连接在一起。
27
超声波焊接的应用
❖ 汽车PC转向灯和PMMA/ABS反射器灯具
28
超声波焊接的应用
❖ 汽车炮筒式仪表
29
超声波焊接的应用
❖ 聚合物微器件的超声波焊接键合
30
超声波焊接的应用
❖ 燃气表装配工艺改进 ❖单台燃气表成本合计下降2.36 元, 按年产20
万台燃气表计算, 总零部件成本下降472000 元
超声波焊接的机理
❖ 初始产热源
14
超声波焊接的机理
❖ 产热机理
15
内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
16
超声波焊接的工艺参数
❖一、材料选择
❖ 热塑性vs热固性 ❖ 非结晶vs结晶（熔化温度、能量补充、传递） ❖ 能量传递特性（近场与远场） ❖ 吸湿性（PC、PA）
❖ (4) 研究新的导能机构和连接层材料，扩大焊接技术 的应用范围
❖ (5) 建立焊接设备、工艺参数、常用材料的对应关系 规律，减少实验次数，降低成本。
33
参考文献
❖ 【1】超声波焊接原理及其工艺研究，王叶 ❖ 【2】热塑性塑料的超声波焊接和振动焊接特性，陈健 ❖ 【3】塑料薄膜超声波焊接研究，成全 ❖ 【4】超声波塑料焊接机理，张宗波 ❖ 【5】超声波塑料焊接粘弹性热的仿真计算，张振强 ❖ 【6】塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展，高阳 ❖ 【7】塑料件超声波焊接工艺及焊接设计，Herrmann ❖ 【8】塑料焊接加工几种方法，陶永亮 ❖ 【9】塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进
展，张宗波 ❖ 【10】超声波焊接技术在汽车炮筒式仪表上的创新应用，魏鹿义 ❖ 【10】超声波焊接技术在燃气表装配领域的应用，吕洪彬
34
LOGO
欢迎提问！
35
23
超声波焊接的工艺条件
❖ 点焊
❖ 铆焊
24
超声波焊接的工艺条件
❖ 凸缘连接焊
25
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
26
超声波焊接的应用
❖ 应用领域：医械、包装、汽配、渔具等行业 ❖ 产品：汽车、服装、塑料玩具自封袋、塑料酒
瓶盖、洗碗机水轮、塑料假鱼饵、充电器外壳 和手机吊带的焊接、一次打火机外壳。 ❖材料范围：ABS 塑料、AEC塑料、AMMA塑 料、ABA塑料、ARS塑料、AS塑料、PS塑料、 PP塑料、PC塑料、PE、PVC、POM等
有温升率增大的现象,而给出的模型并不能 与之很好的吻合。
7
超声波焊接的机理
❖Menges 等人认为热主要来自材料内部的摩擦 而非界面摩擦
❖Tolunary 等人通过实验发现试件内部质点的 热主要来自材料的粘性耗散
❖Benatar 等人利用DMA方法（动态力学测试） 测试了低频下材料的动态模量,基于“时温等 效性原理”平移并外推得到了高频(20kHz) 下 材料的动态模量。
8
超声波焊接的机理
❖ 提出了摩擦生热是启动热源，粘弹热是主 要热源的产热机理。
9
超声波焊接的机理
❖ 静态松弛模量，Maxwell模型，10阶Prony级数
10
超声波焊接的机理
❖ 动态粘弹性 ❖ 时温等效原理
❖ DMA温度谱
11
超声波焊接的机理
❖ 应变能与周期温升
12
超声波焊接的机理
❖ 初始温度的影响
❖ PC，PS，SAN，ABS，PMMA
17
超声波焊接的工艺条件
❖二、设备参数
❖ 振幅
❖ 焊接时间
18
超声波焊接的工艺条件
❖ 制品厚度
❖ 焊接压力
19
超声波焊接的工艺条件
❖三、焊线设计
❖ 能量引导
20
超声波焊接的工艺条件21超声来自焊接的工艺条件❖ 焊件自准
22
超声波焊接的工艺条件
❖ 特殊焊接设计
31
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
实际应用
5
前景展望
32
超声波焊接的前景展望
❖ (1) 研究焊接区域的状态，包括熔融区结晶度、取向 程度、化学组分等，深入研究超声波焊接机理
❖ (2) 完善焊接质量的检测手段，尤其是完善实时跟踪 监测方法
❖ (3) 模拟焊接过程焊接区域温度、应力变化规律，为 实验起指导作用
5
内容提要
1
基本概念
2
焊接机理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
6
超声波焊接的机理
❖ 早期的理论：当塑料工件表面产生超声波振 动时, 接触表面因摩擦而温度升高实现焊接, 非焊接面没有摩擦, 温度也不会升高。
❖Frankel 等人将之等效为从接触界面到材料 内部的一维热传导问题。
❖试验发现在材料的玻璃点转变温度Tg 附近
LOGO
高分子材料 超声波焊接技术
分1 黄浩
1
内容提要
1
基本概念
2
焊接原理
3
工艺条件
4
当前应用
5
总结展望
2
超声波焊接的基本概念
❖ 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。
3
超声波焊接的基本概念
❖ 国外在1960年开始应用超声波焊接技术 ❖ 优点：焊接时间短、焊接强度高、表面无损坏、
非焊接区域不发热，易实现自动化等优点, 已 被广泛用于同种材料或不同材料之间的连接。 ❖溶剂粘敷:连接物表面需要处理, 不但费时, 还 易造成外观粗糙。 ❖热融接法:焊接质量极差, 工件外观易变形, 尤 其是当产品要求密封性好时, 废品率极高。
4
超声波焊接的基本概念
❖ 过程：在超声波振动 能的作用下,焊接线首 先开始熔化,熔体在压 力作用下向被焊产品 上下表面铺展,,当停止 超声后, 温度降下来熔 融塑料凝固从而使被 焊产品连接在一起。
27
超声波焊接的应用
❖ 汽车PC转向灯和PMMA/ABS反射器灯具
28
超声波焊接的应用
❖ 汽车炮筒式仪表
29
超声波焊接的应用
❖ 聚合物微器件的超声波焊接键合
30
超声波焊接的应用
❖ 燃气表装配工艺改进 ❖单台燃气表成本合计下降2.36 元, 按年产20
万台燃气表计算, 总零部件成本下降472000 元