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任何東西的振動都會發(fā)出聲音，任何聲音都是靠振動而發(fā)生的。人的耳朵只能覺察到一定范圍內(nèi)的聲音，這個范圍最高可到18000（18K）Hz。更高頻率的聲音我們把它稱為超聲波。超聲波可產(chǎn)生高頻的振動，利用這種振動，我們可以很容易對非鐵金屬進行焊接。超聲波線束焊接機是超聲波金屬焊接機的衍生設(shè)備。主要應(yīng)用于汽車線束、摩托車線束的焊接等銅線、鋁線的焊接。所以常被叫做汽車線束焊接機。
超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。超聲波金屬焊接是19世紀30年代偶然發(fā)現(xiàn)的。當時在作電流點焊電極加超聲振動試驗時，發(fā)現(xiàn)不通電流也能焊接上，因而發(fā)展了超聲金屬冷焊技術(shù)。超聲波焊接雖然發(fā)現(xiàn)較早，但是到目前為止，其作用機理還不是很清楚。它類似于摩擦焊，但有區(qū)別，超聲焊接時間很短，溫度低于再結(jié)晶；它與壓力焊也不相同，因為所加的靜壓力比壓力焊小的多。一般認為在超聲波焊接過程中的初始階段，切向振動出去金屬表面的氧化物，并是粗糙表面的突出部分產(chǎn)生反復(fù)的微焊和破壞的過程而使接觸面積增大，同時使焊區(qū)溫度升高，在焊件交界面產(chǎn)生塑性變形。這樣在接觸壓力的作用下，相互接近到原子引力能夠發(fā)生作用的距離時，即形成焊點。焊接時間過長，或超聲波振幅過大會使焊接強度下降，甚至破壞。
超聲波線束焊接機的特點
不需要焊劑和外加熱，不因受熱而變形，沒有殘余應(yīng)力，對焊件表面的焊前處理要求不高。不但同類金屬，而且異類金屬之間也可以焊接。可以將薄片或細絲焊接在厚板上。超聲焊接良導(dǎo)電體的能量比電流焊接少的多，常用于晶體管或集成電路的引線的焊接。用于藥物和易爆材料的密封焊時，能避免一般焊接因有溶解物體而污染藥品，不會因受熱而發(fā)生爆炸等等。就是運用超聲波來對金屬導(dǎo)線進行焊接的。它由功率箱、換能器、氣動主機和工具頭組成。此外，還包括集線器、導(dǎo)線測量裝置和微處理器等控制組件。功率箱可把通常的外部電壓（220V，1Φ，50或60Hz）轉(zhuǎn)換成20000Hz（20KHz），1000V的電壓，然后再由功率箱調(diào)節(jié)控制后輸出，作用到換能器上。換能器是一種高效的電器元件，可以把電能轉(zhuǎn)變成機械能。與普通電機相比，換能器的主要有兩大區(qū)別：首先，換能器把電能轉(zhuǎn)換為線形振動而不是轉(zhuǎn)動；其次，它的工作效率非常高，能夠把95%的電能進行轉(zhuǎn)化。通過換能器轉(zhuǎn)換后，機械能被作用到焊頭上。超聲波焊頭由鈦合金制成，并根據(jù)聲學(xué)原理加工成特定的形狀，從而保證了能量的最大傳輸。
超聲波線束焊接機的優(yōu)點
超聲波焊接最重要的一個優(yōu)點就是溫度較低。溫度的產(chǎn)生是不可避免的，它只是由摩擦所產(chǎn)生的，只相當于金屬熔點的1/3或1/2。在焊接過程所產(chǎn)生的低溫下，由于退火的產(chǎn)生和低溫沒有破壞導(dǎo)線的絕緣性，金屬導(dǎo)線保留了原有的性能；此外，較低的溫度還意味著可以把很薄的金屬焊接到厚金屬上，而不造成薄金屬的損傷。這些在線束生產(chǎn)中都是十分重要的。
在電器產(chǎn)品中使用的大部分金屬，其導(dǎo)熱性都很好，這樣用熔化的方法就很難來焊接。因為熱量很快就從金屬表面散發(fā)掉了，這就需要施加更多的熱量補充來完成焊接。超聲波焊接就沒有遇到這些問題。事實上，由于沒有熔化發(fā)生，超聲波焊接的能量只相當于電阻焊的1/30。換句話說，用功率3KW的超聲波焊機可以完成電阻焊需要90KVA才能完成的工作，因此工作中的成本也是顯而易見的。
超聲波焊接是一個機械的過程，沒有電流流過工件，所以金屬的導(dǎo)電率也就沒有影響。金屬表面一般都會附著污染物和氧化層，使用超聲波焊接，無需對金屬表面進行預(yù)先處理，超聲波振動可以直接把附著物振碎后除去。超聲波焊接的另一個重要優(yōu)點是工件壽命長。超聲波線束機的焊頭有4個工作面，這樣就減少了后期設(shè)備維護費用。
超聲波線束焊接機結(jié)構(gòu)特征
超聲波線束焊接機由機臺、超聲功率發(fā)生器兩個部分組成。
1、機臺 機臺有機箱、導(dǎo)柱、換能器、氣動系統(tǒng)、PC電路、底模組成。
2、聲組件聲組件由換能器、焊頭兩個部分組成。換能器采用壓電振子，其作用是將電能轉(zhuǎn)換機械振動。變換器類比于電路中的變壓器，起機械阻尼變換和振幅放大作用。焊頭是根據(jù)焊接要求和焊件形狀設(shè)計的，它還起著二級阻抗變換和振幅放大作用。從結(jié)構(gòu)和形狀看，焊頭不算復(fù)雜，然而卻需要最好的設(shè)計、最好的材料和會好的加工技術(shù)。形狀復(fù)雜、尺寸較大的焊頭，設(shè)計難度很大，一般都由制造廠設(shè)計。
3、氣壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)由壓縮空氣作動力，通過電磁閥切換電路，推動氣缸活塞帶動焊頭做上下運動。用調(diào)壓閥控制氣壓大小，用單向節(jié)流閥控制升降速度。
4、控制電路
控制電路對焊接過程執(zhí)行程序控制。面板上功能鍵，可根據(jù)焊接不同對象設(shè)定焊接時間，延遲時間，然后踩下腳踏開關(guān)，焊機將自動完成一次焊接過程。
5、超聲功率發(fā)生器超聲功率發(fā)聲器向聲組件提供電功率。由于在焊接過程中，聲組件的諧振頻率和阻抗將有較大變化，所以超聲功率發(fā)聲器必須有頻率自動跟蹤的能力，輸出功率受負載自動調(diào)節(jié)的能力。NC-3000型超聲波金屬點焊機采用他激振蕩；相位法自動頻率跟蹤；恒定振速控制。
超聲波線束焊接機技術(shù)要求
根據(jù)IPC標準：?要求超聲波焊接的線束，寬厚比介于1:1和2:1之間；?線材不得出現(xiàn)任何變色；③在加壓面可辨識股線的輪廓，但是沒有松散的股線。
所以根據(jù)以上要求及汽車線束生產(chǎn)的多規(guī)格要求，對超聲波線束焊接機就有以下技術(shù)要求：
1. 超聲波振幅連續(xù)可調(diào)。由于超聲波能量在線束厚度方向會存在衰減，對于越厚的線結(jié)，需要的焊頭振幅就越大。超聲波振幅連續(xù)可調(diào)，還可避免不同面積的電線表面變色。同一臺機器，在焊接1mm²和焊接25mm²線束時，振幅參數(shù)基本要相差30%。
2. 線頭夾具縫隙要求：≦0.02mm。超聲波焊是高能量密度的，縫隙大就會造成卡線。
3. 質(zhì)量控制軟件。要求機器能對每個焊點做出質(zhì)量評判：判別何種情況下為焊接不良，何種情況下為缺線等，并作出警示。這也要求超聲波焊接有能量控制模式。
無錫迅克機械設(shè)備有限公司 主營：超聲波金屬焊接機
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