超声波金属焊接

金属焊接在汽车和电子工业中用于生产电池、电缆连接等。 举例来说,在金属焊接中,金属是在高温下焊接的。 我们对金属活性气体 (MAG) 焊接和金属惰性气体 (MIG) 焊接进行了区分。活性气体会与金属形成连接,而惰性气体则不然。

另一方面,超声波焊接使用超声波接合金属。超声波金属焊接是一种冷焊工艺,因为除了焊点处以外几乎不会产生任何热量。 在此过程中,会有高频声波引入被焊接的零件中。精确的工具能在每个焊接过程中保持始终如一的高品质,且每次都能取得可重复的结果。 

超声波金属焊接的优势

与气体保护金属极电弧焊等传统金属焊接相比,超声波金属焊接工艺具有许多优势:

  • 超级快速:整个过程仅持续几秒钟。
  • 精准:超声波焊接非常精确。大量的焊接工艺参数可确保精确且可重复的结果。这对于焊接最小的金属零件来说尤为重要,例如电池中的零件。
  • 成本效益高:无需焊料等其它添加剂。
  • 环保: 耗能极少,且不使用任何化学物质。
  • 特性: 超声波焊接可确保接合点的较高强度和优异的导电性。 
  • 轻柔: 除焊点外,金属不会损坏或变形。
  • 安全: 在超声波焊接过程中不会产生火花或烟雾。

超声波金属焊接的工作原理

发生器会提供一个较高的频率。 该频率会在换能器中转化为一种机械振动。变幅杆会改变振动的振幅。焊头也能做到这一点。其主要任务便是将超声波能量水平引入至焊接件顶部。超声波会使焊接件移动,而底座则会固定住焊接件底部。由此便产生了摩擦。此时,金属的突起处将被摩擦掉,顶层(氧化层)将被打破,金属会发生塑性变形。 现在就能在不熔化焊接件的情况下将它们接合起来了。 这非常适用于焊接薄金属、薄膜及导线。

超声波金属焊接工艺本质上会使材料塑化,以至两层的分子最终混合到一起。这种类型的振动焊接会使材料快速移动,以至不同的层相互融合到一起。当把工具移开时,您会得到一整个坚固的零件成品,而非两个分离的焊接块,这要归功于分子间被迫形成的新接合。此外,形成该类超声波金属冷焊接合所需的功率比传统焊接系统要少得多,同时还能形成更强的焊接。由于这些原因和其他更多原因,超声波焊接会成为许多种接合技术应用的理想解决方案。

应用工程

有色金属超声波焊接的应用领域

人们将超声波焊接应用于各种行业及领域:

电池:人们对于锂离子电池 (LIB) 的需求正日益增加。将阳极(铜箔)和阴极(铝)接合在一起,需要具有长期工艺可靠性的最佳接合技术。超声波焊接是生产电池的一种可靠方法。 

锂离子电池用例
使用超声波焊接的汽车座椅加热器的金属零件

汽车:在汽车行业中,电缆线束制造商也都依托于超声波焊接技术。汽车内饰组件是使用超声波焊接而成的。超声波可以接合由铬制成的组件,例如铬环之类的装饰元件。

电子:使用超声波技术能够快速、安全而精准地焊接电缆和终端连接,且不会对敏感技术带来危险。

使用超声波焊接的母线

有色金属的应用解决方案

智能手机电池——由超声波焊接
焊接的线束
应用解决方案:使用超声波焊接的纽扣电池
母线——超声波金属焊接
棱柱形电池单元展示
使用超声波焊接的电池箔
使用超声波焊接的电缆终端

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