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超聲波焊接的原理是什么
發布時間：2026-05-08 點擊量：0
超聲波焊接的核心原理是高頻機械振動+壓力驅動界面摩擦生熱，使材料分子/原子相互擴散鍵合，屬于固相焊接，母材通常不整體熔化。
一、能量轉換流程（電→聲→熱）
1. 超聲發生器：將50/60Hz工頻電轉為15–40kHz高頻電信號。
2. 換能器（壓電陶瓷）：逆壓電效應，把高頻電轉為同頻率縱向機械振動（振幅僅幾μm）。
3. 變幅桿（增幅器）：放大振幅至10–100μm，匹配焊接需求。
4. 焊頭（工具頭）：將振動精準傳遞到工件接觸面，同時施加靜壓力。
二、界面生熱與焊接成形
- 摩擦生熱：高頻振動（每秒數萬次）使兩工件接觸面高速往復摩擦，局部溫度驟升（塑料150–300℃，金屬200–300℃，低于熔點）。
- 分子/原子結合
- 塑料：接觸面熔化，分子鏈相互滲透纏繞，壓力下冷卻固化，形成分子鍵合。
- 金屬：氧化層被摩擦剪切去除，純凈金屬原子在固態下擴散，形成冶金結合（無熔池）。
- 保壓冷卻：停止超聲后，壓力保持0.1–1秒，焊縫定型強化。
三、核心要素
- 高頻振動：15–40kHz，提供界面摩擦的動力。
- 靜壓力：確保工件緊密接觸，促進分子擴散與成形。
- 能量聚焦：振動集中在接觸面，熱量僅在局部產生，熱影響區小。
四、特點
- 無需焊料、膠水，環保高效（0.1–1秒完成）。
- 焊接強度接近母材，適合塑料、薄金屬片（如鋰電池極耳）。
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