CN109807458A - 一种超声波焊接设备及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超声波焊接技术领域，尤其涉及一种超声波焊接设备，包括：焊接机构和用于支撑工件的支撑机构，所述焊接机构包括焊头和焊座，所述焊头和所述焊座对应设置，所述焊头和所述焊座均能产生超声波振动。相对于现有技术，本发明设置了可产生超声波振动的焊座，在进行超声波焊接时，由于焊头和焊座同时振动，使被焊接工件所接受的能量比普通焊接方式所接受的能量更多，从而使工件更容易进行焊接，避免了工件虚焊的现象，提高了焊接的稳定性，最终提高工件的生产优率和安全性能。
Description
技术领域
本发明属于超声波焊接技术领域，尤其涉及一种超声波焊接设备及其焊接方法。
背景技术
超声波金属焊接原理是利用超声频率(超过16KHz)的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将线框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升。接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接。因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。
但现有的超声波焊接工艺在焊接工件时，焊接处会出现明显的虚焊和焊接质量不稳定等问题，从而影响工件的生产优率和安全性能。因此，亟需一种能解决工件在进行超声波焊接会出现虚焊和焊接质量不稳定的技术方案。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种超声波焊接设备，以解决现有工件在进行超声波焊接会出现虚焊和焊接质量不稳定的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超声波焊接设备，包括：焊接机构和用于支撑工件的支撑机构，所述焊接机构包括焊头和焊座，所述焊头和所述焊座对应设置，所述焊头和所述焊座均能产生超声波振动。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，所述焊头和所述焊座产生的超声波振动的频率相同。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，所述焊接机构还包括温度监测装置，所述温度监测装置用于监测工件的温度。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，所述支撑机构包括传送带和传送轮，所述传送带和所述传送轮传送连接。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，还包括加热机构，所述加热机构包括加热机架和加热装置，所述加热装置用于加热工件的焊接部分。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，所述加热机架为可伸缩机架，其用于调整所述加热装置与工件的距离。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，还包括冷却机构，所述冷却机构包括冷却机架和冷却装置，所述冷却机构用于将工件冷却至室温。
作为本发明所述的超声波焊接设备的优选方案，所述冷却机架为可伸缩机架，其用于调整所述冷却装置与工件的距离。
本发明目的之一具有的有益效果为：本发明为一种超声波焊接设备，包括：焊接机构和用于支撑工件的支撑机构，所述焊接机构包括焊头和焊座，所述焊头和所述焊座对应设置，所述焊头和所述焊座均能产生超声波振动。相对于现有技术，本发明设置了能产生超声波振动的焊座，在进行超声波焊接时，由于焊头和焊座可以同时振动，使被焊接工件所接受的能量比普通焊接方式所接受的能量更多，从而使工件更容易进行焊接，避免了工件虚焊的现象，提高了焊接的稳定性，最终提高工件的生产优率和安全性能。
本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种超声波焊接设备。
一种超声波焊接设备的焊接方法，包括：
加热工序，通过所述加热机构对工件的焊接部分进行加热，加热温度为20℃～500℃；
焊接工序，通过所述焊接机构对工件进行超声波焊接，所述焊接机构通过所述焊头和所述焊座产生的超声波振动进行超声波焊接；
冷却工序，通过所述冷却机构对工件进行冷却，使工件冷却至室温。
作为本发明所述的超声波焊接设备的焊接方法的优选方案，还包括：传送工序，通过所述支撑机构将工件传送至所述加热机构、所述焊接机构或所述冷却机构。
本发明目的之二具有的有益效果为：本发明为一种超声波焊接设备的焊接方法，包括加热工序、焊接工序和冷却工序。相对于现有技术，第一，本发明的焊接工序通过焊头和焊座同时产生超声波振动，从而对工件进行超声波焊接，使被焊接工件所接受的能量比普通焊接方式所接受的能量更多，从而使工件更容易进行焊接，避免了工件虚焊的现象，提高了焊接的稳定性，最终提高工件的生产优率和安全性能。第二，本发明设置了加热工序，在进行焊接工序前对工件的焊接部分进行加热，使工件更容易进行焊接，加强超声波焊接的焊接质量，同时减少工件的焊接损伤，提高工件的生产优率和安全性能。第三，本发明设置了冷却工序，在完成焊接工序后，对工件进行冷却，使工件表面温度快速降低至室温，从而使工件能快速进入下一工序，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明中超声波焊接设备的结构示意图。
图2为本发明中焊接机构的结构示意图。
图3为本发明中加热机构的结构示意图。
图4为本发明中冷却机构的结构示意图。
图中：1-焊接机构；11-焊头；12-焊座；2-支撑机构；21-传送带；22-传送轮；3-加热机构；31-加热机架；32-加热装置；4-冷却机构；41-冷却机架；42-冷却装置。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1～4所示，一种超声波焊接设备，焊接机构1、用于支撑工件的支撑机构2和PLC控制系统，焊接机构1包括焊头11、焊座12和超声波振动装置，焊头11和焊座12对应设置，焊头11和焊座12通过超声波振动装置驱动，焊头11和焊座12均能通过超声波振动装置产生超声波振动，超声波振动装置由换能器和增幅器组成，换能器的作用在于将电信号转换成机械振动信号，增幅器的作用在于传递机械振动至焊头11和焊座12，PLC控制系统与超声波振动装置电连接，工作人员可以通过操作PLC控制系统对超声波焊接设备进行设置和控制。
本发明具有的有益效果为：本发明为一种超声波焊接设备，包括：焊接机构1和用于支撑工件的支撑机构2，焊接机构1包括焊头11和焊座12，焊头11和焊座12对应设置，焊头11和焊座12均能产生超声波振动。相对于现有技术，本发明设置了可产生超声波振动的焊座12，在进行超声波焊接时，由于焊头11和焊座12同时振动，使被焊接工件所接受的能量比普通焊接方式所接受的能量更多，从而使工件更容易进行焊接，避免了工件虚焊的现象，提高了焊接的稳定性，最终提高工件的生产优率和安全性能。
优选地，焊头11和焊座12产生的超声波振动的频率相同。通过上述设置，焊头11和焊座12能产生频率相同的超声波振动，使两者形成共振，工件在进行超声波焊接的时候，由于焊头11和焊座12形成共振，对工件的超声波振动频率相同，使工件所接受的能量更大，从而使工件更容易进行焊接，避免了工件虚焊的现象，提高了焊接的稳定性，最终提高工件的生产优率和安全性能。
优选地，焊接机构1还包括温度监测装置，温度检测装置与PLC控制系统电连接，温度监测装置用于监测工件温度，温度监测装置可以为红外线监测装置，温度监测装置可以设置在焊头11或焊座12。通过上述设置，工作人员能实时监测工件的表面温度，且PLC控制系统会根据具体的温度值自动调整加热速度和加热温度值，提高工件的焊接效率。
优选地，支撑机构2包括传送带21和传送轮22，传送带21和传送轮22传送连接，其用于支撑和传送工件至各个机构，传送带21上设有摩擦网纹防止工件滑落，传送带21与PLC控制系统电连接，工作人员可通过PLC控制系统对传送带21进行控制。通过上述设置，使工件可以通过支撑机构2传送，便于实现超声波焊接设备的自动化工艺，提高生产效率。
优选地，还包括加热机构3，加热机构3包括加热机架31和加热装置32，加热装置32对应工件的焊接部分，加热装置32用于加热工件的焊接部分，加热装置32与PLC控制系统电连接，加热装置32为电磁加热装置或红外加热装置。通过上述设置，使工件在进行超声波焊接前能对工件的焊接部分进行加热，使工件更容易进行焊接，加强超声波焊接的焊接质量，同时减少工件的焊接损伤，提高工件的生产优率和安全性能；且电磁加热装置和红外加热装置均为非接触式加热装置，不需要与工件进行接触即可加热。根据实际情况和生产要求，选择合适的加热装置32进行加热。
优选地，加热机架31为液压伸缩机架，其通过液压伸缩杆调整加热装置32与工件的距离，液压伸缩杆的一端与机架连接，另一端与加热装置32连接，液压伸缩杆与PLC控制系统电连接。通过上述设置，使加热机构3可以根据不同大小的工件通过PLC控制系统进行距离调整，减少了超声波焊接设备的改装成本。
优选地，还包括冷却机构4，冷却机构4包括冷却机架41和冷却装置42，冷却机构4用于将工件冷却至室温，冷却装置42对应工件的焊接部位，冷却装置42与PLC控制系统电连接，冷却装置42为冷风机。通过上述设置，在工件完成超声波焊接后，对工件进行冷却，使工件表面温度快速降低至室温，从而使工件能快速进入下一工序，提高了生产效率。
优选地，冷却机架41为液压伸缩机架，其通过液压伸缩杆调整冷却装置42与工件的距离，液压伸缩杆的一端与机架连接，另一端与冷却装置42连接，液压伸缩杆与PLC控制系统电连接。通过上述设置，使冷却机构4可以根据不同大小的工件通过PLC控制系统进行距离调整，减少了超声波焊接设备的改装成本。
以下结合附图和实施例对本发明作出进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例为超声波焊接设备对一种电芯的极耳和一种双引脚顶盖的焊接方法，包括：
加热工序，通过加热机构3对电芯的极耳进行加热，加热温度为250℃；
传送工序，通过支撑机构2将加热工序后的电芯传送至焊接机构1；
焊接工序，通过焊接机构1对电芯的极耳和双引脚顶盖进行超声波焊接，焊接机构1通过焊头11和焊座12产生超声波振动进行超声波焊接；
传送工序，通过支撑机构2将焊接工序后的电芯传送至冷却机构4；
冷却工序，通过冷却机构4对完成焊接工序电芯的极耳进行冷却，使其冷却至室温。
实施例2
本实施例为超声波焊接设备对一种电芯的极耳和一种金属连接片(厚度0.5～5mm)的焊接方法，包括：
加热工序，通过加热机构3对电芯的极耳进行加热，加热温度为350℃；
传送工序，通过支撑机构2将加热工序后的电芯传送至焊接机构1；
焊接工序，通过焊接机构1对电芯的极耳和金属连接片进行超声波焊接，焊接机构1通过焊头11和焊座12产生超声波振动进行超声波焊接；
传送工序，通过支撑机构2将焊接工序后的电芯传送至冷却机构4；
冷却工序，通过冷却机构4对完成焊接工序电芯的极耳进行冷却，使其冷却至室温。
对比例1
本实施例为超声波焊接设备对一种电芯的极耳和一种双引脚顶盖的焊接方法，包括：
传送工序，通过支撑机构2将加热工序后的电芯传送至焊接机构1；
焊接工序，通过焊接机构1对电芯的极耳和双引脚顶盖进行超声波焊接，焊接机构1通过焊头11产生超声波振动进行超声波焊接；
传送工序，通过支撑机构2将焊接工序后的电芯传送至冷却机构4；
冷却工序，通过冷却机构4对完成焊接工序电芯的极耳进行冷却，使其冷却至室温。
对比例2
本实施例为超声波焊接设备对一种电芯的极耳和一种双引脚顶盖的焊接方法，包括：
加热工序，通过加热机构3对电芯的极耳进行加热，加热温度为350℃；
传送工序，通过支撑机构2将加热工序后的电芯传送至焊接机构1；
焊接工序，通过焊接机构1对电芯的极耳和双引脚顶盖进行超声波焊接，焊接机构1通过焊头11产生超声波振动进行超声波焊接；
传送工序，通过支撑机构2将焊接工序后的电芯传送至冷却机构4；
冷却工序，通过冷却机构4对完成焊接工序电芯的极耳进行冷却，使其冷却至室温。
对比例3
本实施例为超声波焊接设备对一种电芯的极耳和一种金属连接片(厚度0.5～5mm)的焊接方法，包括：
传送工序，通过支撑机构2将加热工序后的电芯传送至焊接机构1；
焊接工序，通过焊接机构1对电芯的极耳和金属连接片进行超声波焊接，焊接机构1通过焊头11产生超声波振动进行超声波焊接；
传送工序，通过支撑机构2将焊接工序后的电芯传送至冷却机构4；
冷却工序，通过冷却机构4对完成焊接工序电芯的极耳进行冷却，使其冷却至室温。
上述具体实施例的焊接情况如表1：
| 具体实施例 | 焊接情况 |
| 实施例1 | 焊接良好 |
| 实施例2 | 焊接良好 |
| 对比例1 | 虚焊、部件损坏 |
| 对比例2 | 虚焊 |
| 对比例3 | 虚焊、部件损坏 |
表1
将实施例1和对比例2进行对比，实施例1和对比例1的焊接对象均为电芯的极耳和双引脚顶盖，实施例1焊接良好，对比例1出现虚焊现象；实施例1的焊接工序中的焊接机构1通过焊头11和焊座12同时产生超声波振动进行焊接，对比例1的焊接工序中的焊接机构1仅通过焊头11产生超声波振动进行焊接。因此，本发明通过设置可产生超声波振动的焊座12，在进行超声波焊接时，由于焊头11和焊座12同时振动，使被焊接工件所接受的能量比普通焊接方式所接受的能量更多，从而使工件更容易进行焊接，避免了工件虚焊的现象，提高了焊接的稳定性，最终提高工件的生产优率和安全性能。
将对比例1和对比例2进行对比，对比例1和对比例2的焊接对象均为电芯的极耳和双引脚顶盖，对比例1出现部件损坏的现象，对比例2并未出现部件损坏的现象；对比例2相比对比例1增加了加热工序。因此，本发明通过设置加热工序，在进行焊接工序前对工件的焊接部分进行加热，使工件更容易进行焊接，加强超声波焊接的焊接质量，同时减少工件的焊接损伤，提高工件的生产优率和安全性能。
将实施例1和对比例1进行对比，对比例1的双引脚顶盖和电芯的极耳进行焊接时，会出现虚焊和部件损坏的现象；而实施例1不会出现上述现象，因此本发明解决了现有双引脚顶盖与极耳进行超声波焊接容易出现虚焊和部件损坏的问题。
将实施例2和对比例3进行对比，对比例1的金属连接片(厚度0.5～5mm)和电芯的极耳进行焊接时，由于金属连接片厚度过大，会出现虚焊和部件损坏的现象；而实施例2不会出现上述现象，因此本发明解决了现有金属连接片与极耳进行超声波焊接容易出现虚焊和部件损坏的问题。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种超声波焊接设备，其特征在于，包括：焊接机构(1)和用于支撑工件的支撑机构(2)，所述焊接机构(1)包括焊头(11)和焊座(12)，所述焊头(11)和所述焊座(12)对应设置，所述焊头(11)和所述焊座(12)均能产生超声波振动。
2.根据权利要求1所述的超声波焊接设备，其特征在于：所述焊头(11)和所述焊座(12)产生的超声波振动的频率相同。
3.根据权利要求1所述的超声波焊接设备，其特征在于：所述焊接机构(1)还包括温度监测装置，所述温度监测装置用于监测工件的温度。
4.根据权利要求1所述的超声波焊接设备，其特征在于：所述支撑机构(2)包括传送带(21)和传送轮(22)，所述传送带(21)和所述传送轮(22)传送连接。
5.根据权利要求1所述的超声波焊接设备，其特征在于：还包括加热机构(3)，所述加热机构(3)包括加热机架(31)和加热装置(32)，所述加热装置(32)用于加热工件的焊接部分。
6.根据权利要求5所述的超声波焊接设备，其特征在于：所述加热机架(31)为可伸缩机架，其用于调整所述加热装置(32)与工件的距离。
7.根据权利要求1所述的超声波焊接设备，其特征在于：还包括冷却机构(4)，所述冷却机构(4)包括冷却机架(41)和冷却装置(42)，所述冷却机构(4)用于将工件冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的超声波焊接设备，其特征在于：所述冷却机架(41)为可伸缩机架，其用于调整所述冷却装置(42)与工件的距离。
9.一种超声波焊接设备的焊接方法，其特征在于，包括：
加热工序，通过所述加热机构(3)对工件的焊接部分进行加热，加热温度为20℃～500℃；
焊接工序，通过所述焊接机构(1)对工件进行超声波焊接，所述焊接机构(1)通过所述焊头(11)和所述焊座(12)产生的超声波振动进行超声波焊接；
冷却工序，通过所述冷却机构(4)对工件进行冷却，使工件冷却至室温。
10.根据权利要求9所述的超声波焊接设备的焊接方法，其特征在于，还包括：传送工序，通过所述支撑机构(2)将工件传送至所述加热机构(3)、所述焊接机构(1)或所述冷却机构(4)。
Priority Applications (1)
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| CN201910244109.2A CN109807458A (zh) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 一种超声波焊接设备及其焊接方法 |
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| CN201910244109.2A CN109807458A (zh) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 一种超声波焊接设备及其焊接方法 |
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| CN (1) | CN109807458A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110434432A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-12 | 东莞市泰丰空调制冷设备有限公司 | 一种带漏点检测的管道三通结构自动焊接流水线 |
| CN113263252A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-17 | 昆山聚创新能源科技有限公司 | 锂电池极耳的焊接方法 |
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2019
- 2019-03-28 CN CN201910244109.2A patent/CN109807458A/zh active Pending
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