1. 基本原理

超声波焊接是一种利用高频振动能量实现材料连接的固相焊接技术，无需额外填充材料或加热熔融。其原理如下：

振动产生：通过超声波发生器将电能转化为高频机械振动（频率通常为 20~40kHz），经变幅杆传递至焊头（工具头）。

能量传递：焊头压在待焊接工件表面，高频振动使接触面分子间相互摩擦，产生局部热量和塑性变形。

分子结合：热量使材料表面微熔，同时振动破坏表面氧化膜，促使分子间紧密结合，形成牢固焊点。

2. 主要应用领域

塑料焊接：

常见于汽车零部件（如仪表盘、保险杠）、电子元件外壳（如手机充电器、传感器）、医疗器械（如输液袋、医用导管）。

优势：焊接速度快（毫秒级）、密封性好、无残留化学物质。

金属焊接：

适用于薄金属片（如锂电池极耳、电子线束）、异种金属（如铜 - 铝、铝 - 钢）的连接。

特点：避免传统焊接的高温氧化，保持材料物理性能（如导电性）。

其他领域：

纺织品（如无纺布口罩耳带焊接）、复合材料（如塑料 - 金属夹层）、食品包装（如铝箔密封）。

3. 关键优势

高效节能：无需预热，能耗仅为传统焊接的 1/10~1/5。

精度高：焊接位置误差可控制在 ±0.1mm，适合精密元件。

无污染：非接触式焊接，无火花、烟雾或化学污染，符合环保要求。

适应性强：可焊接复杂形状（如曲面、微小部件），对材料厚度兼容性广（塑料件厚度 0.1~5mm，金属箔厚度 0.01~0.5mm）。

4. 局限性

材料限制：

塑料需具有一定热塑性（如 PP、PE、ABS 易焊接，PS、PC 难度较高）；

金属焊接厚度受限，通常适用于≤1mm 的薄片。

设备成本：高频振动部件（如换能器、变幅杆）加工精度高，初期投资较大。

工艺调试：需根据材料特性优化焊接参数（如振幅、压力、焊接时间），调试成本较高。

5. 典型设备组成

超声波发生器：产生高频电信号，驱动换能器工作。

换能器：将电能转换为机械振动（基于压电效应）。

变幅杆：放大振动幅度，传递至焊头。

焊头（工具头）：直接接触工件，形状根据焊接需求定制（如点状、线状、网状）。

支撑工装：固定工件，确保焊接时受力均匀。

超声波焊接凭借其高效、精密的特点，在自动化生产线中应用广泛，尤其适合对焊接质量和生产效率要求高的场景（如 3C 产品、新能源电池制造）。