首页 > 资讯 > 超声波焊接工艺全面解析（附图文及视频）

超声波焊接工艺全面解析（附图文及视频）

泰然健康网
2025-08-12 11:07

本文内容、图片及视频均来源于网络，由“新能源Leander”精心整理与汇总，旨在为读者提供全面的超声波焊接工艺解析。如需转载，请务必注明出处。

一、超声波焊接的基本原理

超声波焊接是通过高频振动波的传递，将能量作用于待焊接物体的表面。在施加压力的同时，这些高频振动波使物体表面产生摩擦，进而促使分子层之间的熔合。这种焊接方式具有高效、环保等特点，在众多领域得到了广泛应用。

超声波焊接系统的主要构成部分有超声波发生器、换能器、变幅杆、焊头三联组、模具以及机架。这些组件协同工作，实现高效、环保的超声波焊接。

超声波焊接过程中，50/60赫兹的电流被超声波发生器巧妙地转换为15、20、30或40 KHz的高频电能。随后，这些电能经过换能器的转换，变为同频率的机械运动。这一机械运动再通过变幅杆装置进行振幅调整，并最终传递至焊头。焊头将接收到的振动能量精准地作用于待焊接工件的结合部，在此区域，振动能量通过摩擦转化为热能，使需要焊接的部件区域熔化，从而实现焊接。值得一提的是，超声波技术不仅适用于金属和硬热塑性塑料的焊接，还可用于加工织物和薄膜等材料。本文将重点探讨金属和塑料的焊接应用。
1）超声波金属焊接原理
超声波金属焊接，一种利用超声频率（高于16KHz）机械振动能量的特殊焊接方法，适用于连接同种或异种金属。在焊接过程中，金属工件不会接受电流或高温热源，而是在静压力的作用下，将振动能量转化为工件间的摩擦、形变以及有限的温度上升。这种冶金结合方式是在母材不熔化的情况下实现的固态焊接，从而有效避免了电阻焊接时可能出现的飞溅和氧化问题。超声金属焊机能够轻松应对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料，无论是单点、多点还是短条状焊接，都能轻松完成。这一技术广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片以及极耳的焊接。

2）超声波塑料焊接原理
当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒数万次的高频振动。这种高频振动，通过上焊件，将超声能量传送到焊区。由于焊区，即两个塑料件的交界面处的声阻较大，因此会产生局部的高温。又因为塑料的导热性较差，这些热量无法迅速散发，而是聚集在焊区，导致两个塑料件的接触面迅速熔化。在施加一定的压力后，这两个熔化的表面会融合在一起。当超声波停止作用后，保持几秒钟的压力，使焊接部分凝固成型。这样，就形成了一个坚固的分子链，从而实现了焊接的目的，其焊接强度可接近原材料的强度。

超声波塑料焊接的效果受到多个因素的影响，包括换能器焊头的振幅、施加的压力以及焊接时间。其中，焊接时间和焊头压力是可以调节的，而振幅则由换能器和变幅杆共同决定。这些因素之间存在一个相互作用的最佳值。如果能量超过这个最佳值，塑料的熔解量就会增加，可能导致焊接物变形；而能量过小则可能导致焊接不牢固。此外，施加的压力也不能过大，最佳压力通常为焊接部分边长与边缘每1mm的最佳压力之积。

二、超声波熔焊的应用方法

超声波熔焊是一种广泛应用于塑料加工领域的工艺技术。通过将超声波能量作用于热塑性塑料的接触面，可以产生高效的高频振动，进而实现塑料件的牢固焊接。这种焊接方法具有高效、环保、成本低廉等优点，因此在塑料制品的生产和维修中发挥着重要作用。
1）熔接法：通过超音波的高频振动，焊头在适当压力下使两块塑料的接合面产生摩擦热，从而实现瞬间的熔融接合。这种焊接方法的强度可与塑料本体相媲美，且只需合理的工件和接口设计，便能达到良好的水密和气密性，同时避免了使用辅助品的繁琐，实现了高效且清洁的熔接过程。
2）埋植法：通过焊头的传导和适当压力的作用，金属零件（例如螺母、螺杆等）能瞬间被挤入预先在塑料中预留的孔洞内，并固定在特定深度。这种方法在完成后，无论是拉力还是扭力，其强度都可与传统模具内成型的零件相媲美。同时，它还避免了射出模可能遭受的损伤以及射出速度缓慢的问题。

3）铆焊技术：
铆焊法是一种通过振动焊头来压制物品突起部位，使其热熔形成铆钉状，进而实现两物体机械铆合的技术。

4）点焊技术：
点焊是一种针对焊线设计困难的物体所采用的分点焊接方法，同样能够实现熔接的效果。

5）成型工艺：
成型工艺与铆焊法相似，通过将凹状焊头压在塑胶品的外圈，利用焊头发出的超音波超高频振动将塑胶溶融，进而使其包覆在金属物件上达到固定效果，同时呈现出光滑美观的外观。这种工艺在电子类产品、喇叭的固定成形，以及化妆品中的镜片固定等方面有着广泛的应用。

三、成型工艺的优点

成型工艺相较于传统的铆焊法，具有诸多显著优势。其通过凹状焊头压在塑胶品外圈，利用焊头发出的超音波超高频振动，将塑胶材料有效溶融，并使其完美包覆在金属物件上，从而实现牢固的固定效果。不仅如此，该工艺还能呈现出光滑且美观的外观，大大提升了产品的整体质感。正因如此，成型工艺在电子类产品、喇叭的固定成形，以及化妆品中的镜片固定等多个领域得到了广泛的应用和认可。
1）超声波金属焊接的众多优势包括：
a、在焊接过程中，金属材料不会熔融，从而保持其原有的坚固特性。
b、焊接完成后，导电性能优异，电阻系数极低，甚至接近零。
c、该工艺对金属表面的处理要求不高，无论是氧化还是电镀，都可以进行顺利焊接。
d、焊接所需时间短，且无需使用助焊剂、气体或焊料等辅助材料。
e、整个焊接过程无火花产生，确保了环保与安全。
2）超声波塑料焊接的显著优点包括：
a、其焊接速度迅速，且焊接强度高、密封性能优越。
b、此工艺不仅成本低廉，还具有清洁无污染的特性，同时避免了传统焊接/粘接工艺对工件的损伤。
c、在焊接过程中，由于采用了稳定的软件系统进行参数跟踪监控，使得故障排查和维护变得简单容易。

四、超声波塑料焊接的适用范围

超声波塑料焊接技术广泛应用于多个行业，适用于各种塑料制品的焊接需求。其独特的焊接方式和优越的性能，使得它在塑料加工领域中占据着不可或缺的地位。无论是汽车零部件、家用电器，还是医疗器械、电子产品，超声波塑料焊接都能满足其高效、高质量的焊接要求。
1）、镍氢电池中，镍网与镍片的互熔连接。
2）、锂电池及聚合物电池制造时，铜箔与镍片、铝箔与铝片的互熔需求。
3）、电线互熔，支持单根与多根电线的互熔工艺。
4）、电线与各类电子元件、接点、连接器的焊接融合。
5）、家电和汽车领域中，大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔连接。
6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，实现异种金属片的互熔连接。
7）、金属管封尾、切断工艺，确保水、气密性。

五、超声波塑料焊接的应用前景

超声波塑料焊接技术在各个行业的应用前景广阔。其快速、高效、环保且牢固的焊接特点，正逐渐赢得更多行业的青睐。随着塑料制品在各领域的广泛应用，超声波塑料焊接技术必将发挥更加重要的作用。
1）汽车行业：超音波焊接技术在汽车制造中发挥着重要作用，能够通过计算机程序精确控制大件和不规则工件的焊接，如保险杠、前后门、灯具和刹车灯等。此外，随着高等级公路的普及，反光片的超音波焊接需求也在不断增加。新能源汽车行业的崛起，更是将这一技术推向了新的应用领域，特别是在电池制造方面。

2）家电行业：超音波焊接技术在家电领域的应用同样广泛，包括手提日光灯罩、蒸气熨门、电视机外壳等众多需要密封、牢固和美观的产品。通过适当的调整，这一技术能够满足各种家电产品的特殊需求。

3）包装行业：超音波焊接技术还广泛应用于软管封口和特殊打包带的连接，其高效、牢固的特点使得包装产品更加耐用，提高了消费者的购买体验。

4）玩具行业：超音波技术的应用使得玩具产品更加清洁、高效和牢固，无需使用螺丝、粘合剂等辅助品，降低了生产成本，提升了企业的市场竞争力。

5）电子行业：超音波焊接技术在电子行业中发挥着规模化生产的作用，能够满足电子产品对品质的严格要求，确保生产效率和产品质量。

6）其他商业用途：从通讯器材到电脑、打印设备等众多行业，超音波焊接技术都发挥着其简捷、清洁和高效的生产优势，为客户带来更多的商业机会。