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、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，在國民經(jīng)濟(jì)中它對提高產(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)國外報導(dǎo)知，功率超聲產(chǎn)生的社會與經(jīng)濟(jì)效益增長速度相當(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、國內(nèi)功率超聲產(chǎn)值為1.67億元，國內(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主要方面的技術(shù)與應(yīng)用作簡介。

      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)生器和換能振動系統(tǒng)。

     金屬焊接有點焊縫焊對焊等，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)中的點焊一般功率較小，在幾十W或幾W以下，而縫焊與對焊功率較大，在幾百W甚至幾十kW}據(jù)日本報導(dǎo)用兩個上下振動系統(tǒng)進(jìn)行對焊，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)、自動控制發(fā)生器的輸出功率、焊件的壓力及焊接的時間等參數(shù)使達(dá)到最佳焊接狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)不適應(yīng)時會自動報警或停機(jī)目前焊接大尺寸工件時，由于大截面焊頭受橫向振動的影響，其振幅分布均勻與否是相當(dāng)關(guān)鍵的，正確設(shè)計振動系統(tǒng)尤其工具頭是超聲波塑焊機(jī)的成敗因素有時焊件要求多頭焊接這種子母式的焊頭應(yīng)設(shè)計成半波長或全波長，當(dāng)多焊面在同一平面且間距較小時取半波長，間距較大時可取全波長目前的超聲波塑焊機(jī)其所用頻率大多在15～40kHz間，對于一些熔點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)域和市場前景是令人鼓舞的。