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、機械振動、材料等學科為基礎(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)用取得了較大的進懇據(jù)國外報導(dǎo)知，功率超聲產(chǎn)生的社會與經(jīng)濟效益增長速度相當驚人，1995年超聲波清洗機產(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、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、超聲馬達、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)進行對焊，頻率27kHz,功率3kW可焊10mm厚的鋁板，其焊接強度達焊樣的本身強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)系是焊接強度的關(guān)鍵用微機控制的超聲波焊接機能根據(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)使達到最佳焊接狀態(tài)，當參數(shù)不適應(yīng)時會自動報警或停機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。