超聲波焊接的基本原理,是將高頻電能轉化為高頻振動的機械能。這種往復振動傳遞給熱塑性塑料或者金屬,在塑料與塑料、塑料與金屬,或者金屬與金屬界面產生摩擦和熱量。
在超聲波焊接中,摩擦產生熱量使得兩個材料表面熔合在一起。在超聲波鉚接中,焊頭控制熔融塑料的流向,成型并壓緊零件。在超聲波螺母鑲嵌中,焊頭將金屬螺母打入塑料。
超聲波焊接系統有多種配置選擇,包括不同頻率(15Khz-50Khz),不同功率(600W-4800W),以及多種形式,如氣動超聲波焊接機,伺服超聲波焊接機,手持焊接機,非標焊接機,金屬超聲波焊接機等等。
影響超聲波焊接成功的因素也很多:模具(包括上焊頭和下底模)、頻率、材料、焊縫設計、焊接參數和零件注塑等。在本文,我們介紹5個主要因素。
1.焊接系統頻率
典型的超聲波焊接系統的頻率有15Khz、20Khz、30Khz、35Khz和40Khz。需要根據產品尺寸、內部元器件種類、強度和外觀等要求,選擇適合的焊接頻率。一般可以參考以下幾個原則:
對于小型和精密的電子產品(內含PCB板以及微電子元件)外殼焊接,使用高頻率40Khz焊接機焊接。40Khz焊接機振幅更小,焊接壓力也可以最小,能夠避免損傷產品內部電子元件。
對于小型且有A類面外觀要求的產品。采用40Khz焊接機焊接,因振幅和壓力小,能夠改善外觀。
對于中等尺寸和大尺寸的零件焊接,采用低頻15Khz或者20Khz焊接機。
對于較軟的材料例如PP,以及剛度較差的薄壁件產品,采用低頻大振幅的15Khz焊接機焊接。
對于遠場焊接,即焊頭距離焊縫位置較遠,例如大于12mm時,采用低頻大振幅的15Khz焊接機焊接。