什么是超声波(为什么超声波可以用来焊接塑料和金属)什么是超声波？

当一个物体振动时，它会发出声音。科学家称每秒振动的次数为声音的频率，其单位为赫兹。我们耳朵能听到的声波频率是16 Hz ~ 20 khz(千赫)。因此，当物体的振动超过一定频率，即高于人类听觉阈值上限时，人就听不见了。这种声波被称为“超声波”。医学诊断中常用的超声波频率为1 ~ 5兆赫。

虽然人类听不到超声波，但许多动物都有这种能力。他们可以用超声波来“导航”，追逐食物，或者躲避危险的物体。夏天的晚上，你可能见过许多蝙蝠在院子里来回飞翔。为什么它们在没有光的情况下飞行而不迷路？原因是蝙蝠能发出2 ~ 10万赫兹的超声波，就像一个移动的“雷达站”。蝙蝠利用“雷达”来确定昆虫或障碍物是否在它们飞行的前方。我们直到第一次世界大战才学会使用超声波，就是利用“声纳”的原理来探测水下目标及其状态，比如潜艇的位置。这时，人们向水中发出一系列不同频率的超声波，然后对反射的回波进行记录和处理。从回波的特征，我们可以估计出被检测物体的距离、形状和动态变化。超声波在医学上最早的应用是在1942年，当时奥地利医生杜西克首次使用超声波技术扫描大脑结构。后来，在20世纪60年代，医生开始将超声波应用于腹部器官的检测。如今，超声扫描技术已经成为现代医学诊断不可或缺的工具。

为什么超声波可以用于焊接？

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60 Hz的电流转换成15、20、30或40KHz的高频电能。转换后的高频电能通过换能器再次转换为同频率的机械运动，再通过一套可以改变振幅的喇叭装置传递给焊头。焊接头将接收到的振动能量传递给待焊接工件的接头，在此振动能量通过摩擦转化为热能，塑料熔化。超声波不仅可以用来焊接硬热塑性塑料，还可以用来加工织物和薄膜。超声波焊接系统的主要部件包括超声波发生器、换能器/焊头/焊头三件套、模具和框架。

超声波塑料焊接原理

当超声波作用在热塑性塑料接触面上时，每秒钟会产生数万次高频振动。这种具有一定振幅的高频振动会将超声波能量通过上焊件传递到焊接区域。由于焊接区域，即两个焊缝的界面处的声阻较大，会在局部中产生高温。由于塑料的导热性差，不能及时释放，聚集在焊接区域，导致两种塑料接触面快速熔化，在一定压力下会融合在一起。当超声波停止时，让压力持续几秒钟固化成型，从而形成牢固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度可以接近原材料。塑料超声波焊接的质量取决于三个因素:换能器焊头的振幅、施加的压力和焊接时间。焊接时间和焊头压力可以调节，振幅由传感器和焊头决定。这三个量的相互作用有一个合适的值。当能量超过适当值时，塑料的熔化量会很大，焊件容易变形。能量小的话不容易焊接牢固，施加的压力不宜过大。

金属超声波焊接原理

金属超声波焊接原理是利用超声波频率(16KHz以上)的机械振动能量，将同一金属或异种金属连接起来的一种特殊方法。在金属超声波焊接中，线框振动能量仅在静压下转化为摩擦功、变形能和工件间有限的温升，而不熔化母材。因此，它有效地克服了阻力。超声波焊接机可用于铜、银、铝、镍等有色金属的细线或薄板的单点焊接、多点焊接和短条状焊接。可广泛用于焊接可控硅引线、保险丝片、电引线、锂电池极片和极耳。

超声波焊接的应用范围

超声波焊接的应用领域:玩具行业、文具行业、家电行业、电子行业、食品行业、通信行业、交通行业、航空航天空等。

示例:

日用品:粉盒、化妆镜、发梳、锁圈、保温杯、密封容器、茶碟、水管接头、手柄、瓶盖、食品容器、汽车灯罩、汽车水箱等。

玩具行业:各种球类玩具、文具、水枪、塑料礼品、音乐玩具、以及各种塑料玩具等。

工业:电子钟、蒸汽熨斗、吸尘器、电话、电脑键盘、电风扇、电池等。

汽车制造:大灯、后视镜、内饰、保险杠、各种塑料制品等。

行业:主要生产电源、适配器、充电器、手机壳等多种塑料相关产品。电子行业是目前使用超声波塑料焊接机最多的行业，

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