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技術(shù)分享｜深入了解超聲波焊接工藝

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2025年08月12日 11:06

超聲波焊接技術(shù)詳解

超聲波焊接，一種高效的連接工藝，通過高頻振動(dòng)將兩個(gè)物體緊密結(jié)合。其工作原理是利用高能超聲波在固態(tài)材料中傳播，使接觸面迅速軟化并去除空氣，實(shí)現(xiàn)牢固的焊接效果。這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于塑料、金屬等材料的連接，具有高效、環(huán)保、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。接下來，我們將深入探討超聲波焊接的原理、應(yīng)用及發(fā)展前景。

超聲波焊接的概念與原理

超聲波焊接，這一高效的連接工藝，是利用超聲波的振動(dòng)頻率來產(chǎn)生熱能。當(dāng)兩個(gè)塑膠件在焊接界面接觸摩擦?xí)r，熱能會(huì)使這些塑膠件熔融，從而緊密地固定在一起。這種焊接方式既快速又干凈，能夠滿足高強(qiáng)度的塑膠件裝配需求，因此被廣泛應(yīng)用于多種類型的塑膠件裝配中，成為一種不可或缺的先進(jìn)裝配技術(shù)。
其工作原理涉及多個(gè)步驟。首先，超聲波發(fā)生器會(huì)將50 Hz或60 Hz的電流轉(zhuǎn)換為15、20、30或40 kHz的電能。隨后，這些被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。最后，這套機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過一套可調(diào)幅的裝置傳遞到焊頭，從而實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)塑膠件的焊接。

焊頭將接收到的超聲波振動(dòng)能量精準(zhǔn)地傳遞至待焊接的塑膠件接觸界面。在這一特定區(qū)域，振動(dòng)能量通過摩擦作用高效轉(zhuǎn)化為熱能，促使塑料材料熔化。焊接完成后，通過短暫的維持壓力，確保兩塑膠件以牢固的分子連接方式凝固成一個(gè)整體。

超聲波焊接的顯著優(yōu)勢

高效快速：多數(shù)超聲波焊接過程能在0.1至0.5秒內(nèi)迅速完成，顯著提升焊接速度。

成本節(jié)約：由于高效作業(yè)，減少了人工成本，同時(shí)節(jié)省了大量夾具、粘合劑或機(jī)械緊固件等輔助材料，使得超聲波焊接成為經(jīng)濟(jì)高效的塑膠件裝配方法。

卓越強(qiáng)度：超聲波焊接的強(qiáng)度極高，可達(dá)到塑膠件本體強(qiáng)度的80%以上，確保連接的穩(wěn)固性。

美觀焊點(diǎn)：其表面質(zhì)量優(yōu)異，焊點(diǎn)呈現(xiàn)美觀，實(shí)現(xiàn)無縫焊接，滿足對產(chǎn)品外觀的高要求。

簡便操作：工序簡潔明了，操作直觀易懂，為自動(dòng)化焊接提供了可能。

超聲波焊接的局限性

材料的限制性
超聲波焊接并非萬能，它不能焊接所有塑料。某些塑料的焊接性能出色，而另一些則較差。此外，超聲波焊接通常僅適用于一種或相似塑料之間的焊接。若兩個(gè)塑膠件的材料不同，超聲波焊接往往難以奏效。因此，在選擇超聲波焊接工藝后，零件材料的選擇需謹(jǐn)慎。

不可拆卸性
超聲波焊接是一種不可拆卸性連接方式，一旦兩個(gè)零件經(jīng)過焊接裝配成一體，若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，零件無法進(jìn)行返工。

零件大小和形狀的限制
中小型塑膠件更適合超聲波焊接，其尺寸一般小于250mm×300mm。對于尺寸較大的零件，可能需要分多次進(jìn)行焊接，且效果可能不甚理想。同時(shí)，超聲波焊接更適用于形狀單一的塑膠件，復(fù)雜形狀的塑膠件焊接質(zhì)量可能較低。

零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制
超聲波焊接過程中，其強(qiáng)大能量有可能導(dǎo)致塑膠件因強(qiáng)度不足而損壞，同時(shí)也可能損害產(chǎn)品內(nèi)部的其他零部件。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，應(yīng)增強(qiáng)塑膠件及其他零部件的強(qiáng)度，或?qū)⑵溥h(yuǎn)離焊接區(qū)域，以確保焊接過程的順利進(jìn)行。

其他超聲波焊接方法

除了上述提到的局限性，超聲波焊接還有一些其他方法值得探討。這些方法可能能夠克服某些限制，提高焊接質(zhì)量或適用性。然而，具體采用哪種方法，還需要根據(jù)實(shí)際情況和需求來決定。

點(diǎn)焊法：通過小型焊頭，將大型塑料制品的特定點(diǎn)位進(jìn)行焊接，或者采用整排齒狀焊頭直接與塑料工件相壓，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊功能。

埋植法：在塑料工件中埋入螺母或其他金屬件時(shí)，可利用超聲波將金屬件與塑料工件相接，通過高速振動(dòng)使金屬件直接埋入成型塑膠內(nèi)，同時(shí)使塑膠熔化，待其固化后完成埋植過程。

鉚接法：超聲波鉚接技術(shù)利用超聲波振動(dòng)，將塑膠件支柱熔化成特定形狀，從而將塑膠件與其他類型零件緊密結(jié)合。此方法廣泛應(yīng)用于塑膠件與金屬端子、彈片、電路板和FPC等的緊固連接。

成型法：通過超聲波的瞬間熔化作用，將塑料工件熔化成型，待塑料凝固后，可實(shí)現(xiàn)與金屬或其他材質(zhì)塑料的牢固結(jié)合。

切除法：利用焊頭及底座的特殊設(shè)計(jì)，當(dāng)塑料工件剛射出時(shí)，即可直接壓于塑料的枝干上，通過超聲波傳導(dǎo)達(dá)到切除的效果。
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