超声波金属焊接技术之铜管封口焊与线束焊工艺
超声波铜管封口机
封口机工作原理
超声波铜管封口机是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。因此在高温高压下，金属管或金属片两边熔接到一起，从而达到金属封口效果。但对封口金属管材质、管壁厚薄均匀度有一定的要求。
封口机设备特点
1、手持式设计，操作更加方便，快速快；
2、采用PLL频率自动跟踪锁相环技术，无需人工调频；
3、焊头与换能器匹配性优良，准确度高；
4、焊接金属材料的外观及其焊接效果的稳定性更趋优良；
5、具有能量检测模式，自动记忆并储存比较每次焊接的输出功率，保证焊接质量的一致性。
封口机应用领域
超声波铜管封口机专用于金属管的封口和封切焊接，尤其是铜管和铝的封口焊接。如空调、冰箱、实验室温度测试设备等其中铜管的封口焊接处理。一般应用于电冰箱、空调、电子、电器等行业的封口焊接。
台州市锦亚机械制造有限公司是一家***生产塑料线性振动摩擦焊接机，热铆焊接机，热板焊接机，多头非标型超声波塑料焊接机，以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。
2.1 换能器
通过逆压电效应将来自于发生器的超声频电压转化为同频率的超声机械振动。考虑焊件的集合形状复杂程度，刚度大小，焊接破口的制备情况和焊接位置。它由夹于两金属（通常是钛）块之间的若干压电陶瓷片组成。片与片之间有一薄金属板形成电极。在正弦电信号经由电极提供给换能器时，压电片膨胀和收缩，产生 15~20 μm 的轴向峰到峰运动。换能器是精密设备，应小心处理。
2.2 变幅杆
变幅杆有两个作用。9．先直流后交流检修时，必须先检查直流电压，再交流回路动态工作点，如果是滤波回路的问题的话，它将引起整机的系统问题，超声波焊接机的直流电源一般为300V，或 -160V分压。其主要作用是放大换能器端部产生的机械振动并将振动传给焊头。另一作用是提供固定套件于焊接压力机上的位置。在换能器施加超声能量时，变幅杆也膨胀和收缩。与焊接套件中的其它零件一样，变幅杆是调谐装置，因而它也必须在特定频率共振以便将超声能量从换能器传至焊头。为了有效地发挥作用，变幅杆必须是超声波在其制造材质中的半波长或半波长的整数倍。一般为半波长。
2.3 焊头
焊头是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。与变幅杆一样，焊头也是调谐装置，在大部分应用中也提供机械放大，焊头的长度必须是超声波在其制造材质中的半波长或半波长
的整数倍。很多服役中的高温管线或者试验中的高温管线的失效部位都集中在脱碳层。这保证焊头端部有足够的振幅实现焊接。振幅一般为 30~120 μm。待焊零件和接头设计决定焊头的尺寸和式样。焊头的形状至关重要，因为焊头的轴向膨胀和收缩产生的应力会在高振幅情况下造成开裂。在某些应用中，焊头加工有多个轴向狭槽。这是为了确保振幅位于纵向。焊头端部将超声能量传给待焊零件。端部应专门设计以匹配零件来确保焊头和零件之间实现能量传递。通常焊头端部做成匹配零件轮廓的型材。
为防止产生压痕和减少磨损，铝必须镀镍或铬。电动汽车需求的迅速上升，使得动力锂离子电池需求量大幅上升，使之成为带动锂离子电池行业增长的主力。在需耐冲击或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金属嵌件时，需用钢焊头。钢焊头疲劳强度低，只用于低振幅场合。复杂零件、特型的或大尺寸零件通常需要复合式焊头（子母焊头），这时基底焊头采用铝质，钛或钢次级焊头与基底焊头相连并引导能量。台州市锦亚机械制造有限公司是一家***生产塑料线性振动摩擦焊接机，热铆焊接机，热板焊接机，多头非标型超声波塑料焊接机，以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。
超声波焊接的微观过程
从微观上来看，当两个塑胶件从开始接触到后熔合在一起，可以分为四个阶段：
阶段：开始熔化阶段。在这一阶段，两个焊接零件表面间的摩擦和内部摩擦产生热量，塑料开始受热熔化。
第2阶段：连接阶段。在这一阶段，两个零件开始熔化在一起，形成较薄的熔合层，随着热量的增加，熔合层的厚度继续增加。
第3阶段：稳态熔流阶段。在这一阶段，熔合层的厚度继续增加，直到达到一定的厚度保持不变，振动停止。
第4阶段：保压/冷却阶段。在这一阶段，在焊接压力的保持下，熔流开始冷却凝固，两个塑胶件终焊接成一体。
塑料的超声波焊接性能
塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。旋熔实例：RO滤心、冷冻杯、保温杯、花瓶、化油器、莲蓬头、热水瓶气胆、凡而街头等。热固性塑料可塑但不可逆。次加热时可熔化流动，加热到一定温度，产生化学反应，交联固化变硬而形成固体；但这种变化时不可逆的，当重新受热加压时，热固性塑料不能再次熔化。因此，超声波焊接不能焊接热固性塑料。热塑性塑料可塑又可逆；当加热形成固体后，其内部结构仅经历形态的变化，是可逆的；重新加热和加压时，能够重新熔化并再次形成固体。超声波焊接能够焊接大部分的热塑性塑料。
热塑性塑料又分为无定形塑料和半结晶塑料，由于二者的分子结构和排布不同，二者的超声波焊接性能又有所差别。
无定形塑料的分子结构呈随机分布，没有一个明确的熔点Tm，其在一个很广泛的温度范围内逐步软化、熔化和流动；而不是一旦加热到某个温度就立即从固体熔化，然后又立即固化。无定形塑料这种特性非常易于传导超声波振动能力，能够在较大的压力和振幅范围内进行超声波焊接。4．先静态后动态在设备未通电时，判断电气设备按钮、接触器、继电器以及***丝的好坏，从而判定故障的所在。
半结晶塑料的分子结构在局部呈规律性分布，有一个明确的熔点Tm，在温度达到熔点之前，半结晶塑料始终保持着固态；当温度达到熔点后，整个分子链立刻开始运动，并立即固化。无定形塑料和半结晶塑料的熔化过程区别如图所示。
半结晶塑料呈规律性分布的分子结构类似于弹簧，非常容易吸收高频的超声波振动能量，使得能量很难从焊头传导到焊接界面，必须有足够大的超声波能量才能使得半结晶塑料熔化。因此，相对于无定形塑料，半结晶塑料比较难焊接。非常温条件下工作时，应选用相应的保证低温或高温力学性能的焊条。为了使得半结晶塑料获得较高的焊接质量，往往需要考虑更多的因素，例如，较高的振幅、合适的焊接界面设计、焊头的接触、焊接的距离以及焊接夹具等。无定形塑料和半结晶塑料的超声波焊接难易程度如表2所示。
