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超声波金属焊接机工作原理

来源： 时间：2024年05月22日

超声波金属焊接机的工作原理是利用高频振动（通常在20kHz以上）的超声波能量，通过一系列转换和传输装置，将机械能集中于金属工件的接触面，促使工件之间产生强烈的摩擦和微小的塑性变形，从而实现金属间的固态连接。以下是详细的步骤和原理描述：

超声波金属焊接机

能量转换：

  • 超声波发生器将常规的市电频率（50Hz或60Hz）转换成高频电能（如20kHz、30kHz或40kHz）。
  • 高频电能通过换能器（Transducer）转化为相应的机械振动。

能量放大与传输：

  • 换能器将电能转换为机械振动后，该振动经由变幅杆（Booster 或 Horn）放大，确保能量能够有效传递到焊头（Welding Tool）。
  • 变幅杆的作用是将振动幅度扩大，并将其集中在焊头的一个小区域内，使能量更加集中。

焊接过程：

  • 焊头直接与待焊接的金属工件接触，将超声波振动能量传递到工件表面。
  • 高速振动使工件间的接触面产生剧烈摩擦，产生局部高温，但不至于使金属熔化。
  • 摩擦产生的热量和压力使工件表面的金属分子活性增强，形成金属间的扩散和结合，形成牢固的冶金结合。

固态焊接：

  • 因为焊接过程是在固态条件下进行的，因此称为固态焊接（Solid-state Welding）。这种方式避免了熔化带来的问题，如飞溅、氧化、热影响区过大等。
  • 当振动停止，焊接部位迅速冷却，形成的焊缝具有较高的抗拉强度和良好的导电性能。

总结起来，超声波金属焊接机通过高效的能量转换和传递机制，实现了金属材料在低温状态下通过分子间相互作用而实现的高强度连接，适用于诸如铜、铝、镍、银等多种金属及其合金的焊接，特别适用于精密电子、汽车、电池、航空等行业的小型或细薄金属部件的连接。

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