大功率超聲波焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

    　大功率超聲波技術(shù)是以物理、電子、機(jī)械振動(dòng)、材料等學(xué)科為基礎(chǔ)的現(xiàn)代高新技術(shù)之一，它是以能量使物體或物性變化的功率應(yīng)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中它對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、防止環(huán)境污染等具有特殊潛在的能力。近10年來，隨著微電子技術(shù)發(fā)展，新型材料的日新月異使大功率超聲的產(chǎn)生、基本效應(yīng)的研究和技術(shù)應(yīng)用取得了較大的進(jìn)懇據(jù)國(guó)外報(bào)導(dǎo)知，功率超聲產(chǎn)生的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)速度相當(dāng)驚人，1995年超聲波清洗機(jī)產(chǎn)值28億美元，超聲塑料焊接2億美元、國(guó)內(nèi)功率超聲產(chǎn)值為1.67億元，國(guó)內(nèi)一些傳統(tǒng)的超聲波清洗機(jī)、焊接、加工等設(shè)備的研制、銷售也方興未艾，近年來發(fā)展較快的新技術(shù)及其應(yīng)用例如聲化學(xué)、超聲馬達(dá)、環(huán)保治理，超聲治療也十分活躍下面就功率超聲幾個(gè)主要方面的技術(shù)與應(yīng)用作簡(jiǎn)介。

      超聲波焊接技術(shù)分金屬焊接與塑料焊接兩種，其功能，原理略有不同，但基本設(shè)備還是超聲發(fā)生器和換能振動(dòng)系統(tǒng)。

     金屬焊接有點(diǎn)焊縫焊對(duì)焊等，超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用在鋁板，鋁箔、銅板的焊接和硅片與金屬線，電容引線的連接煤電子工業(yè)中的點(diǎn)焊一般功率較小，在幾十W或幾W以下，而縫焊與對(duì)焊功率較大，在幾百W甚至幾十kW}據(jù)日本報(bào)導(dǎo)用兩個(gè)上下振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)焊，頻率27kHz,功率3kW可焊10mm厚的鋁板，其焊接強(qiáng)度達(dá)焊樣的本身強(qiáng)度超聲縫焊目前主要應(yīng)用在薄板1mm或0.5mm以下的鋁管焊接這種焊接屬連續(xù)焊，因此要求振動(dòng)系統(tǒng)損耗小，可靠性好。

      超聲波焊接技術(shù)是超聲通過焊頭加到兩被焊面交界處，由于交界面處聲阻大因此產(chǎn)生局部高溫聚集在焊區(qū)，致使交界面處的塑料迅速熔化，在一定壓力下，兩塊焊件合成一體隨著塑料工業(yè)迅速發(fā)展，且塑焊時(shí)不添加任何粘結(jié)劑、填料或溶劑，不污染環(huán)境，因此被廣泛應(yīng)用到航空、汽車、電器、儀表、包裝、玩具、電子、醫(yī)療器械服裝等行業(yè)超聲波焊接機(jī)的質(zhì)量與焊件交界面處的超聲能量、壓力、焊接時(shí)間有關(guān)，正確掌握三者間的關(guān)系是焊接強(qiáng)度的關(guān)鍵用微機(jī)控制的超聲波焊接機(jī)能根據(jù)焊件的狀態(tài)性質(zhì)、自動(dòng)控制發(fā)生器的輸出功率、焊件的壓力及焊接的時(shí)間等參數(shù)使達(dá)到最佳焊接狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)不適應(yīng)時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警或停機(jī)目前焊接大尺寸工件時(shí)，由于大截面焊頭受橫向振動(dòng)的影響，其振幅分布均勻與否是相當(dāng)關(guān)鍵的，正確設(shè)計(jì)振動(dòng)系統(tǒng)尤其工具頭是超聲波塑焊機(jī)的成敗因素有時(shí)焊件要求多頭焊接這種子母式的焊頭應(yīng)設(shè)計(jì)成半波長(zhǎng)或全波長(zhǎng)，當(dāng)多焊面在同一平面且間距較小時(shí)取半波長(zhǎng)，間距較大時(shí)可取全波長(zhǎng)目前的超聲波塑焊機(jī)其所用頻率大多在15～40kHz間，對(duì)于一些熔點(diǎn)較高的聚脂薄膜類可用更高的頻率，甚至達(dá)300kHz左態(tài)隨著以塑代鋼節(jié)約金屬材料和減輕重量，超聲波?焊接技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)前景是令人鼓舞的。