隨著焊接技術(shù)的普及，超聲波也被發(fā)明為一種新的焊接方法，在相同或不同金屬的焊接中具有無與倫比的優(yōu)勢。由于超聲波非金屬焊接不需要助焊劑和外部熱源，因此焊接結(jié)構(gòu)不會因熱而變形，并且不會有殘余應力。

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超聲波焊接簡介

超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、焊頭三聯(lián)組、模具和機架。

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超聲波焊接原理

1）超聲波塑料焊接原理：超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個量相互作用有個適宜值，能量超過適宜值時，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。

2）超聲波金屬焊接原理：超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．金屬在進行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫熱源，只是在靜壓力之下，將框框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實現(xiàn)的一種固態(tài)焊接．因此它有效地克服了電阻焊接時所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象。超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進行單點焊接、多點焊接和短條狀焊接?？蓮V泛應用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。

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超聲波焊接工藝

1）熔接法：以超音波超高頻率振動的焊頭在適度壓力下，使二塊塑膠的接合面產(chǎn)生摩擦熱而瞬間熔融接合，焊接強度可與本體媲美，采用合適的工件和合理的接口設計，可達到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來的不便，實現(xiàn)高效清潔的熔接。

2）成型：本方法與鉚焊法類似，將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，焊頭發(fā)出超音波超高頻振動后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定，且外觀光滑美觀、此方法多使用在電子類、喇叭之固定成形，及化妝品類之鏡片固定等。

3）埋植：借著焊頭之傳道及適當之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母、螺桿等）擠入預留入塑膠孔內(nèi)，固定在一定深度，完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統(tǒng)模具內(nèi)成型之強度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點。

4）鉚焊：鉚焊法指的是振動的焊頭壓制物品的突起處使其熱熔為鉚釘狀，從而使兩物體機械鉚合。

5）點焊：點焊指的是對于焊線不易設計的物體進行分點焊接，同樣可達到熔接效果。

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超聲波焊接適用材料

1.超聲波焊接適合所有熱塑性塑料，非結(jié)晶塑料如ABS,PMMA,PC,PS;半結(jié)晶塑料如PA,PET,CA,POM,PE和PP。

2.超聲波焊接也適合非紡織布料，如熱塑性織物，聚合材料，銅版紙和混合織物。

3.柔性材料：指軟質(zhì)、低彈性模量材料。

4.剛性材料：指高彈性模量和低機械振動阻尼因子材料,例如聚苯乙烯( PS)、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA)、聚酰胺( PA)。

5.所有的高分子薄膜、分子合成纖維、由薄膜和纖維組成的布。

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超聲波焊接熔接口設計

超聲波焊接一般都要求熔接口要小，接觸面要統(tǒng)一。接口設計取決于焊接的材料，焊件的形狀以及焊件要求等因素。

通常連接的三角形狀部分會聚集超聲能量，并快速融化形成焊接面。由左向右分別為對接接頭、階梯型和榫槽型。

剪切型適用于需要密封或者塑料在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)快速從固態(tài)變成熔融狀態(tài)的場合。

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超聲波焊接的特點

超聲波的應用范圍比較廣，節(jié)能環(huán)保且精度高。

1）超聲波金屬焊接優(yōu)點：

a、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。

b、焊接后導電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零。

c、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。

d、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

e、焊接無火花，環(huán)保安全。

2）超聲波塑料焊接優(yōu)點：

a、焊接速度快，焊接強度高、密封性好；

b、取代傳統(tǒng)的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會損傷工件；

c、焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進行排除和維護

3）超聲波焊接的缺點：

a、當焊接工件的厚度及硬度提高時，焊接所需功率呈指數(shù)增大，因而增加了超聲波焊機的制造成本。當所需功率過大時，聲學系統(tǒng)的設計制造和工藝效果都會產(chǎn)生一系列較難解決的問題，因此，當前主要限于絲、箔、片等較細較薄的工件焊接；

b、當前超聲波焊接系統(tǒng)的接頭形式僅限于搭接，且受工具頭的限制，工件只能在焊接系統(tǒng)允許的尺寸范圍內(nèi)伸入，焊接的接頭形式和尺寸范圍局限性較大；

c、當前對于超聲波焊接的質(zhì)量檢測較為困難，一般的檢測方法難以在生產(chǎn)過程中進行實時監(jiān)控，無損檢測的方法尚未達到普及狀態(tài)。

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超聲波焊接的應用

1）汽車：超聲波可通過計算機程序控制來實施對大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險杠、前后門、燈具、剎車燈等。

2）家電：通過適當?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門、電視機外殼、收錄、音機透明面板、電源整流器、電視機殼螺絲固定座、洗衣機脫水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產(chǎn)品。

3）包裝：軟管的封口，特殊打包帶的連接。

4）玩具業(yè)：由于采用了超聲波技術(shù)使產(chǎn)品清潔、高效、牢固，免除使用螺絲、粘合劑、膠水或其他輔助品，降低了生產(chǎn)成本，使企業(yè)在市場的競爭力大大增強。

5）電器工程：插頭、電線插頭、接觸簧片、插座、電線卷軸、線軸、接觸件、熒光管盒、電動熔斷器、繼電開關(guān)、插頭注塑件、印刷電路板、保險絲盒等。

6）其他商業(yè)用途：從通訊器材，電腦行業(yè)、打印設備到音像制品等，均可采用超聲波設備。

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