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超声波金属焊接常见的应用范围

2021-05-11 15:25
超声波焊接技术( USW )是一种特种连接技术,它是通过对工件施加压力的同时利用超声波振动来实现同种材料或者异种材料的连接,属于固相焊接。 USW 之前常被用来实现塑料的连接,随着近些年工业水平的不断提高和发展,人们对高质量电子产品需求的日益增加,金属连接技术获得了长远的发展——从传统的螺栓、钉子甚至粘接剂连接,发展到如今的超声金属焊接。其在同种、异种金属间实现焊接连接的价值也逐步体现出来  。
 

什么是超声金属焊接?
 

超声波金属焊接是一种“冷焊接”,不熔化金属。是利用超声波振动让金属之间产生摩擦运动。摩擦产生的热量迅速的去除金属(特别是有色金属)的氧化层,在非常干净的界面上,分子之间无限的接近从而产生连接。即利用超声波高频(20-40Khz)和低振幅振动的特点,使得金属之间产生分子间连接。
 
这种连接原理也适用于焊接不同的材料。例如玻璃和硬金属的焊接,以及钢和铝的焊接。还有具有高的热导率特性的材料,例如铜或铝。
 

超声波金属焊接用在哪里?
 

这项技术有很多应用,尤其是那些使用复杂、精细或微小部件的行业领域。目前超声波金属焊接主要有四个方面的应用:点焊、滚焊、线束和封管,广泛应用于:汽车、制冷、太阳能、电池、电子等各个领域。
 

超声波金属焊接的具体应用主要有:

 
新能源汽车行业
现在流行的电动汽车的锂电池组上的极耳焊接,汽车线束;电线成型;电线互焊;多条电线互焊成线结;铜、铝线转换电线、电缆与各种电子元件、接点、连接器、端子焊接,动力电池多层正、负极焊接;镍氢电池镍网与镍片焊接,。这类焊接材料往往是导电率高的铜或铝,因此无法采用传统的电阻焊。另外,超声金属焊接热影响区域小,干净无火星飞溅,是一种非常安全的焊接工艺。
超声波焊接端子

电池行业
锂电池、聚合物电池铜箔与镍片焊接;铝箔与铝片焊接;铝片与镍片焊接;
太阳能电池、平板太阳能吸热板、铝塑复合管滚焊,铜、铝板拼接。
延伸阅读:
超声波焊接机在锂离子电池行业中的应用
 
医疗行业
最典型应用是对医疗设备中的集成电路上引脚焊接。过程不需要胶水或者粘合剂,只是利用本体材料进行连接。例如用于治疗病患的心脏起搏器以及植入体内的传感器。另外,超声焊接还广泛应用在制造静脉导管、血液/气体过滤器、透析机、阀门和过滤器的过程中。
 
电子及计算机工业
微电子元件上电线和电路的最佳连接工艺就是超声焊接,应用在芯片、电机、电容、闪存、微处理器、变压器等产品上。整个焊接过程将薄金属(通常是铝或铜)与厚材料焊接起来,无缝地连接电线和电路。它可以毫不费力地将电路板上的电路连接起来,非常适合智能手机和电脑行业。
 
航天工业
在制造发动机部件时,将有色金属材料如铝焊接到钢上,焊接后组件拉拔强度大,尺寸精确,外观漂亮。它还能满足密闭舱室焊接后的密封性能和耐冲击性能的要求。

 
 
制冷行业
制冷行业一直使用铜管作为冰箱和空调冷却系统组成。由于铜材料昂贵,也开始用铝管代替。冰箱、空调等行业铜管封尾;真空器件铜、铝管等,都可以用超声来进行薄板焊接或封口。

其他

电磁开关、无熔丝开关等大电流接点、触点、异种金属片的焊接;

超声波焊接不仅适用于同种金属材料的焊接,对异种金属材料也能完成高要求的焊接,能将薄板或细丝等焊接到厚板上;焊接压力小,能耗低,焊接良导体时所消耗的电量比电流焊接少的多;基于以上特点,可联合使用超声波焊接和数控铣削完成金属零件的快速成形,并且可以在成形期间埋入功能器件来制造智能金属基复合材料等。