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超声波焊接：工艺、材料和应用完全指南

12 月 24, 2024

超声波焊接基本上是通过产生局部加热的高频振动将两种材料（如热塑性塑料和金属等）连接起来。本指南介绍了超声波焊接的工作原理以及在汽车、电子等各行业应用的兼容材料组合。此外，还介绍了该技术的最新发展及其与传统焊接技术相比的优势。

探索超声波焊接：用声波连接材料

超声波焊接是一种令人着迷的现代制造该技术利用高频振动将不同材料结合在一起。与传统的焊接方法不同，它利用材料在快速振动下的行为方式，在连接点产生定向热量。这样，材料表面就会变得足够温暖和柔软，从而很好地融合在一起。这篇论文深入探讨了超声波焊接是如何在原子层面上发挥其魔力的，并探讨了该工艺在电子和汽车等行业的常见应用。与旧式焊接方式相比，超声波焊接能精确、高效地连接塑料、金属和其他部件，具有明显的优势。

这本指南从头到尾提供了有关这种基于声音的巧妙方法的有益见解，这种方法可将材料永久性地融合在产品和设备中。这无疑是一种将不同物质牢固连接在一起的创新方法。本指南还涵盖了自动化可能性、兼容性问题和当前进展等重要主题。让我们进一步了解这种新型固态连接方法。

超声波焊接的工作原理

超声波焊接： 这是一种通过产生高频振动来连接塑料和金属部件的工艺。在焊接过程中，焊工使用一种称为 "喇叭 "的特制金属工具快速移动部件。

焊接步骤

首先，将待焊接的部件放在喇叭和铁砧之间。然后，焊工向下按压喇叭，将部件紧紧夹住。接着，他们打开振动器，开始快速来回晃动喇叭和部件。震动会产生摩擦，从而加热部件接触的表面。热量融化了塑料，使其像胶水一样混合在一起。之后电子束焊接此时，焊机会停止振动，并保持一切静止，直到胶水变干。最后，焊接部件松开，焊接完成！

振动如何导致加热

科学家们知道，塑料和金属在快速摇晃时会变热。这是因为塑料和金属的特殊材料特性使它们像海绵一样吸收振动并将其转化为热量。部分振动会穿过部件，但大部分能量会在胶水表面以热量的形式散失。这种由被吸收的振动产生的热量是连接部件的关键。

用超声波连接不同材料

塑料组合

有时，科学家们认为不会结合在一起的塑料在超声波的震动下最终会焊接在一起。这是因为快速振动以一种特殊的方式改变了塑料结构，使它们更好地混合在一起。即使是 PET 和 SAN 或 PC 和 PVC 等通常不会粘在一起的塑料，在超声波的作用下也能焊接在一起。

连接异种塑料

如果不同类型的塑料熔化温度大致相同，且分子形状相似，焊机还可以将它们粘合在一起。例如，ABS 塑料与丙烯酸塑料粘在一起，或者 PE 与 PP 粘在一起，中间有一层帮助它们粘合。差异太大的塑料在熔化后不会发生化学胶合。

焊接金属

大多数有色金属，如铝质铜、镍和它们的组合很容易用超声波焊接。硬度较高的金属合金则较难焊接。表面的污垢、涂层和金属颗粒也会造成问题。对于清洁、软化的金属，振动很容易产生热量，形成持久的焊缝。

利用超声波组装汽车

连接仪表板和车门部件

汽车制造商使用超声波焊接将仪表板、车门和饰件等非承重塑料件粘合在一起。这种方法比其他方法更快，而且不需要额外的步骤。

焊接整体金属车架

工程师们正在研究如何用超声波焊接铝制汽车框架，以使汽车更轻。他们希望用超声波快速连接金属板，而不是传统的搅拌摩擦焊.开发的目的是扩大工艺规模，以生产更大的框架部件。

安全包装安全气囊和安全带

这种技术可以很好地安全封闭化学品或会引起反应的物品，而不会让工人接触到难闻的气味，比如在焊接时。这使得汽车制造商可以在汽车中安装安全气囊、安全带和其他安全装置。振动将重要部件密封起来，不会产生危险。

用超声波组装电子设备

焊接电路板

超声波焊接取代焊接进行连接铜将电线焊接到印刷电路板上的触点上。它比熔化金属焊料的速度更快，而且不会产生有毒烟雾。

部件组装

振动还可用于将电容器、电机、晶体管和其他小型电子元件牢固地安装到电路中。由于超声波只对连接点进行加热，不会产生过热的危险，因此可以实现复杂的电子器件。

微键合计算机芯片

一种名为超声波微粘合的相关技术对制造计算机芯片非常重要。它能将非常细的金线（约为头发丝宽度的 1/100）牢固地固定在芯片与芯片之间。硅片和金属框架封装芯片。计算机芯片的快速批量生产需要紧密的微米级链接。工程师们不断改进他们的方法。

结论

总之，超声波焊接已发展成为一种利用材料在极高频率下的行为方式的关键技术。超声波焊接具有速度快、一致性好、自动化程度高、可同时连接塑料和金属等优点，因此被广泛应用于汽车制造、电子和其他大规模生产行业。工程师们仍在继续努力，以充分利用设计方面的优势，并扩大通过超声波可连接的材料范围。超声波焊接仍然是一项辅助技术，有助于实现产品轻量化、设备小型化和生产环保化。超声波焊接通过其可调整的精确声波粘接方法，有望进一步创新，成为未来先进部件的融合方式。