超声波焊接手册(hj)

1目录一、超声波焊接原理及焊接设备二、焊接机动作过程及相关参数三、调机规范及其他四、常见超声波焊接问题速查表五、超声波焊接控制箱匹配表六、常见电池超声波焊接参数表2一、超声波焊接原理及焊接设备1．超声波原理超声波焊接是由50Hz低频电流转换成15～20KHz高频电流，高频电能经过焊接机换能装置转换成机械振动能量在一定的静压力作用下，使金属表面之间形成摩擦将物体表面和氧化物分散开并不改变其自身的金相组织的一种同种金属或者异种金属表面分子之间的相互渗透相互扩散的固相焊接方法，焊接过程中金属表面并没有达到熔点，但在机械振动摩擦作用下产生大量的热量，因此需要在每一次的焊接后必须保证焊头和焊座的充分冷却，从而建立一个干净、可控的、扩散的焊层。2.超声波焊接机的典型结构组成见FIG.1，由超声波发生器(A)声学系统(B)加压机构(C)程控装置(D)等四部分组成.1-超声波发生器；2-换能器；3-传振杆；4-聚能器；5-耦合杆；6-上声极；7-工件；8-下声极；9-电磁加压装置；10-控制加压电源；11-程控器；12-电源1)超声波发生器超声波发生器用来将工频（50HZ）电流变换成超声频率（15~60KHZ）的振荡电流，并通过输出变压器与换能器相匹配。2)换能器换能器用来将超声波发生器的电磁振荡转成相同频率的机械振动。常用的换能器有压电式及磁致伸缩式两种.3)传振杆：超声波焊机的传振杆主要是用业高速输出负载、因定系统以及方便实际使用，是与压电式换能器配套的声学主件。传振杆通常选择放大倍数0.8、1、1.25等几种半波长阶梯型杆.4)聚能器：聚能器又称变幅杆，在声学系统中起着放大换能器输出的振幅并耦合传输到工件的作用。各种锥形杆都可以用作为聚能器，设计各种聚能器的共同目标是使聚能器的自振频率能与换能器的推动频率谐振，并在结构上考虑合适的放大倍数、低的传输损耗以及自身具备的足够机械强度。5)耦合杆：耦合杆用来改变振动形式，一般是将聚能器输出的纵向振动改变为弯曲振动，当声学系统含有耦合杆时，振动能量的传输及耦合功能就都由耦合杆来承担。6)声极(焊头、焊座)：超声波焊机中直接与工件接触声学部件称为上、下声极(通常我们称作焊头、焊座)。二、焊接机动作过程及相关参数1.超声波焊接机运行的动作过程电源接通后，交流电流经超声波发生器产生振荡电流，换能器将其改变为机械振动，通过传振杆传递给聚能器，聚能器将其振幅放大，再通过耦合杆将纵向振动改变为弯曲振动并传递给焊头。2.超声波焊接机工作参数影响超声波焊接的主要的参数（因素）有：Time（时间）Amplitude（振幅）Force&Pressure（压力）,间隙（Gap），Power（功率）其关系是：功率Power=压力Force振幅Amp其单位是P（w）F（压强psi）A（μm）D11A121B65109C7834FIG.13压力F=气缸表面积空气压力机械能量E=功率P时间T，其单位是E（j）P（w）T（s）3，焊接模式比较：1)模式比较----“Energy能量模式”适于做较大电池产品，和表面处理一太干净的产品。“Time时间模式”适用于非常小而且干净的元件需要较小的能量或者在自动化线上有时间限制的产品焊接。2)对铜箔、铝箔等对比于网状材料，因为前者散热要快，所以对前者最好采取减小压力，增大振幅（最好使用分步STEP振幅法）来减小焊接时间，达到防止较长时间焊接，大量熔化金属，焊接效果不佳。参考例子是用铬铁焊，大功率快速焊的效果远超过长时间焊。3)焊接时温度应当是金属熔点的1/3，所以对不同厚度的材料，要适当考虑此因素对设定功率的影响。4)优势：可以在焊接前清除氧化物表面和污染物；可以用很小的能量来焊接较大的区域。4．为什么常用“能量焊接方式EnergyMethod”?大多数金属采用“能量模式”，目的是为了补偿金属表面不同的表面氧化物和污染物。在少数例子中，“时间模式”和“WeldingtoHeight峰值焊接”会取得较好的效果。通过“能量模式”的超声波焊接，高频快速擦刮金属面，结合压力，在焊接开始后就清洁焊接表面。所以说，用分步焊STEP会是一个较好的设置。时间一秒功率%脏元件或旧工具的焊接清洁元件的焊接从此图可看出，清洁元件用较短的焊接时间，脏元件用较长的时间，都会取得较好的效果。Power功率在空载起振时，系统要求最小的电能来起振和维持。当机械负载增加时，功率也要增加。在焊接过程中出现的最大功率“峰值功率PeakPower”.增大压力,增大了功率,所以缩短了焊接时间.时间间隔Time功率增大时间就增大了功率力焊座振动方向焊接面焊头4时间Amplitude振幅振幅描述了“刮擦行动”的幅度。（因此当Tab宽时，最好振幅也大，才可当刮擦焊接面，除掉污垢后焊接。较大振幅较小振幅时间共鸣频率超声波工具设计为易于和半波长一致，激发共鸣。所以发现当频率不够，振幅不够强时，主要原因有二个：波穿过金属的速度（金属指喇叭口）；物体的外观尺寸（物体指喇叭口）波长波长波长压力STRESS振幅AMPLLITUDE因此可通过调整预设频率的方法,将共鸣(共振)效果恢复起来防过载无论是加大振幅还是增加压力，都会增大功率，导致在给定的机械负载下，能量不能起振和维持转动，即过载。电气线路会自动保护，防止过载。时间模式焊接在自动化生产线上，时间配合严格时的焊接；非常小，而且清洁的物体（如相机电池）。焊接温度是金属熔点的1/3。发热是因为弹性滞后，表面滑动和塑性变形。因为温度不到熔点，所以保持了金属的本来特征。4.如何设置合适的焊接参数：1)工作方式：若是小巧的相机电池，用时间模式；若是有几层的手机电池或VCD电池，用能量模式。2)要不要分步焊接（STEP/FIX）：如果层数少且薄，极耳小，可用FIX固定不分步；如果层数多且厚，极耳大，应当用分步STEP。STEP分步方式是指以一个参考点（如时间、能量、功率、外部信号）等，在此之前用一定参数，在此之后用另一种参数来焊接。分步的好处是可以先用较小的能量来擦刮金属氧化物或污染物。之后用较大的能量来焊牢。3）如何判断要增大振幅还是扩大压力？若极耳大，那么扩大振幅是比较好的决定，因为大的振幅可有效“擦刮”极耳上的氧化物和污染物。若极耳小，材料脆，那么较大的振幅易拉断极耳，所以此时最好减少振幅。如果焊不牢（未过焊），那么就可适当增加压力来提高整个过程的焊接能量。4）TriggerSwitch(SQETime)激发开关的时间(TS焊接机TriggerTime)如何使用？振幅=刮擦范围功率5使用TriggerSwitch的开关时间，其数值单位为100m/s,它是发出启动信号（如脚踏开关）后，多久才发生超声波信号。合理使用此时间，可实现焊头先不焊接，只是压住被焊物料，即完成整形的动作，之后再发出超声波焊接。5）如何简易判断焊接稳定性/调出显示画面，看每次的焊接时间，一般时间短，一致性好则焊接质量高。6）网格、箔材料及其厚度在焊接上影响因为网格料薄、散热小，故适用于较小的参数。箔材料散热面积大，要注意将参数调整为焊接时间越短越好，振幅可适当加大。7）设定HoldTime(Ts焊接机：Delaydurationtime)。用于保持压力但无超声波焊，可防止过快抬起焊头，导致焊接面氧化。8）ABTime(Ts焊接机：Afterdurationtime)是用于超深波焊接完成后抬起焊头过程中需要产生第二次超速波，以防止焊接过程中物料粘住焊头或者焊座。三，调机规范：1,机器外观检查首先检查焊接机及控制箱的电器部分是否完好，基本参数如气压等是否正确,并能正常的开关机，能正常的焊接，测试焊接机的超声波是否圆滑无尖锐的声音。2,检查焊接机的所有螺丝紧固情况及所需工夹具是否齐全；3,检查焊接夹具：检查焊接夹具主要定位长度和宽度尺寸标准：检查夹具定位槽长宽和槽深，宽度符合要求（公差在+/-0.10mm）检查工具：卡尺4,检查焊接套Tab夹具：用卡尺检查套Tab夹具的Tab定位槽的宽度（3.2+/-0.05mm），定位槽的中心距，以及电池间的中心距是否和焊接叠片夹具在同一中心线上标准：用卡尺检查套Tab夹具的Tab定位槽的宽度，定位槽的中心距公差±0.10mm检查方法：卡尺检查或Master检查5,套Tab夹具校正和焊接夹具校正：用卡尺检查Tab槽中心矩是否符合要求，将焊接夹具放入后，Master中心是否与Tab中心槽一致；检查焊接定位槽槽宽是否和定位销匹配。检查用卡尺卡master宽度和tab间距、tab宽度：标准：Master宽度比相应品种的内坑宽度尺寸小0.5mm;tab间距和tab宽度公差±0.2mm；Master在焊接夹具内不允许松动。6,切耳机检查：检查切耳机切刀是否锋利，安全开关是否有效，切耳机压块厚度是否满足要求，吸枪吸尘能否满足要求，所有的连接件完好，导向套安装后压块活动顺畅，标准：极耳切断后不允许有大于0.05mm的披锋、毛刺；方法：使用物料试切7,切耳长度检查和调整：依照MI，QCFC或者WI文件要求调整下刀的“7”型调节块，标准：233457（N36）调整极耳长度严格控制在1.6mm～1.8mm，卡尺测量下切刀两端的长度相差在0.05mm。8,调节套Tab夹具：将切好极耳焊接夹具置于套Tab夹具中，装入Tab,使用塞尺或卡尺调整Tab根部到极耳间的尺寸，夹具间的尺寸偏差在0.05mm内。69,选择合适的焊头和焊座花纹尺寸（见附表一和附表二）：N36（233457）品种焊头焊座使用要求：Al极耳焊接：T-B/A-D；Ni极耳焊接：T-B/A-E；焊头使用超过1万次/Ni（20万次/Al）需要更换，焊座使用超过2万次/Ni(20万次/Al)需要更换；10,更换焊头和焊座：清洁焊接头锁紧螺纹的污物，清洁焊接底座上的污物，安装焊头时使用BRASON公司提供的扭力扳手以70LPOUNDS（110Nm）的力矩锁紧焊头,安装焊座并锁紧。11,焊接底板、焊座高度调整：调节焊接底板与焊座锁紧座平齐；焊座高出焊接锁紧座7mm标准：将焊接夹具或套Tab夹具放于底板上，要求Tab无倾斜，极耳无弯曲；12,调整焊头和焊座的平行度（见附件一）使用POCKET手动操作将焊头下压，要求必须保证焊头与焊座之间的花纹点状能清晰看见，完全不能有点状花纹明显倾斜。13,定位块/定位销调节：将套Tab夹具（装有已切极耳的电芯、Tab）放于底板上，选择被焊极耳于焊座（估计焊接位置）上，将定位块靠在套Tab夹具尾部，略紧螺丝，使定位块固定，将焊头放下，观察印痕是否位于极耳中间，Tab是否满焊，焊印面积是否符合要求；锁紧定位销及定位块；标准：调整焊接夹具横向和正向定位，使焊头完全置于极耳中间同时保证焊印面积完全与Tab重合。14,间隙调整：用0.02mm厚的薄片放在焊头座上，然后按SETUP键，接着按HORN键，HORN将下降与薄片接触。使薄片在焊头下左右滑动，薄片应能平顺滑动且不应感到太大的松动。若太松或太紧，应调整工作头右侧的调整螺丝钉，以获得合适的间隙。应注意顺时针转动调整螺丝钉可增大间隙，逆时针转动可减小间隙。根据实际焊接情况，此间隙可做适当调整。15,参数调整：按规定的参数范围调节焊接参数；标准：依照下面的焊接常见问题处理方法进行参数优化。四、常见超声波焊接问题速查表根据不同的材料和不同的焊接层数选择不同的焊头和焊座花纹尺寸，并在调机过程中合理的选择焊头的外型尺寸以保证有足够的焊接面积。依照以下方面调整机器：问题点原因解决方法极耳1.焊头过宽或棱角较锐利（焊头焊座的选择不当）改用小焊头或打磨焊头的倒角部分，切勿打磨焊头的直角边断裂2.振幅过大减小振幅，3.焊接能量过大减小能量，缩短焊接时间4.定位调整不正确调整夹具定位，焊接夹具重新效正5.ABTIME的设置过大重新调整ABTIME6.焊接间隙，焊接压力，焊头上下的速度不当重新调整间隙或压力7.极耳切割过短调整切耳机或改善手法8.极耳污物来料挑选或清除焊接1.极耳污物来料挑选或清除不牢2.焊接能量过小，焊接振幅过小调整相关焊接参数3.焊接时间（ABTIMEABDELAY等的