CN210877983U - 一种内加热超声焊接工具头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内加热超声焊接工具头，包括超声工具头主体以及设置在超声工具头主体的下部的刀体，超声工具头主体的内部开设有加热腔，加热腔内安装有发热元件，超声工具头主体开设有出线孔，出线孔连通加热腔。本实用新型通过安装在超声波工具头的内部的加热装置加热超声波工具头的刀体，结构简单，成本低，提高焊接效率，升温速度快，降温速度快，降低能耗，发热装置内置于超声波工具头内，超声波工具头体积小，安全系数高，不易烫伤操作人员，易跟频，降低了跟频不上的概率。

Description

一种内加热超声焊接工具头

技术领域

本实用新型涉及超声焊接工具头技术领域，尤其是涉及一种内加热超声焊接工具头。

背景技术

频率大于20kHz的声波称为超声波。利用超声波在液体钎料中的振荡，在液态钎料中产生空化现象，空化泡崩溃后所形成的冲击波，能够破坏母材表面的氧化膜，从而实现钎料与母材的润湿结合，即超声波辅助钎焊。超声波辅助钎焊具有可以在非真空的条件下不采用钎剂就可实现钎焊，一直被广泛应用于各种结构件和电子元器件的连接中。

在焊接过程中，超声时间和焊接温度是影响接头组织包括结构强度和电学性能的主要因素。目前，超声焊接工具头是通过外置安装的加热装置来加热超声焊接工具头中上部的主体，通过主体将热量传导至其下端的刀体。对刀体的温度控制存在较大滞后性，升温速度慢，降温速度慢，在一个焊接周期中，超声焊接工具头升温时间一般需要15-20秒左右，降温时间也需要15-20秒，因此，焊接效率低。

外发热结构热能损耗较大，所以能耗偏高。

另外，外置加热的结构，由于热源暴露在外，容易烫伤对操作人员，因此有必要给予改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种内加热超声焊接工具头，升温速度快，降温速度快，提高焊接效率，降低能耗，提高安全系数。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种内加热超声焊接工具头，包括超声工具头主体以及设置在超声工具头主体的下部的刀体，超声工具头主体的内部开设有加热腔，加热腔内安装有发热元件，超声工具头主体开设有出线孔，出线孔连通加热腔。

进一步的，所述发热元件选用电阻式发热元件，所述加热腔的下部邻近刀体的上部，发热元件嵌设于加热腔的中下部，超声工具头主体的侧面的中上部开设有出线孔，所述发热元件的两端分别具有一接线部，两个接线部分别从相应的所述出线孔伸出至超声工具头主体的外部。

进一步的，所述加热腔开设在所述超声工具头主体的中部，加热腔的上部具有一上部开口，加热腔为圆环体形状，所述发热元件绕制成螺旋体形状，发热元件从上部开口置入到圆环体形状的加热腔中，发热元件与加热腔之间的空隙填充满绝缘的导热的粉末状的填充介质。

进一步的，所述发热元件选用绕制成螺旋体形状的感应加热线圈，加热腔的中部设置有一金属柱体，在金属柱体与加热腔的外壁之间形成一环形体形状的空腔，感应加热线圈容置在空腔中，感应加热线圈套设在金属柱体的外缘，超声工具头主体的侧面的中上部开设有出线孔，感应加热线圈的两端分别具有一接线部，两个接线部分别从相应的所述出线孔伸出至超声工具头主体的外部。

进一步的，所述刀体为横向延伸为薄片形状的金属片，刀体的底部成型有用于压接待焊母材或焊接线的压接口，超声工具头主体的底部一体成型有一渐变部，在渐变部的纵向截面中渐变部的宽度自上到下逐渐变小，刀体的上部固定于渐变部的下部或一体成型于渐变部的下部。

进一步的，所述超声工具头主体设置有一隔热环和金属柱体，隔热环一体成型或固定安装于超声工具头主体的外缘，金属柱体与隔热环之间的环形空间形成一所述加热腔。

进一步的，所述超声工具头主体设置有一盖体，盖体螺接于所述隔热环上部或盖体螺接于金属柱体，盖体封闭所述加热腔的上部。

进一步的，所述盖体的中部设置有通孔，金属柱体插设于通孔，金属柱体的上部伸出到盖体的上方。

进一步的，所述金属柱体的上部安装有一超声波变幅杆。

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：

1、本实用新型通过安装在超声波工具头的内部的加热装置加热超声波工具头的刀体，结构简单，成本低，升温速度快，降温速度快，提高焊接效率，降低能耗。

2、发热装置内置于超声波工具头内，超声波工具头体积小，安全系数高，不易烫伤操作人员，易跟频，降低了跟频不上的概率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的结构分解图。

图3为本实用新型的剖视图。

图中：

1、超声工具头主体，11、加热腔，12、感应加热线圈，13、出线孔，14、金属柱体，15、接线部，16、隔热环。

2、刀体，21、压接口。

3、盖体31、通孔。

4、超声波变幅杆。

具体实施方式

以下仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。

一种内加热超声焊接工具头，图1至3所示，包括超声工具头主体1以及设置在超声工具头主体1的下部的刀体2，超声工具头主体1的内部开设有加热腔 11，加热腔11内安装有发热元件，超声工具头主体1开设有出线孔13，出线孔 13连通加热腔11。本实用新型使用内发热的技术方案，使得整个超声焊接工具头的体积变得更小，不需要安装外置的加热装置及冷却装置，结构简单，成本低。

刀体2为横向延伸为薄片形状的金属片，刀体2的底部成型有用于压接待焊母材或焊接线的压接口21，超声工具头主体1的底部一体成型有一渐变部，在渐变部的纵向截面中渐变部的宽度自上到下逐渐变小，刀体2的上部固定于渐变部的下部，或者，刀体2的上部一体成型于渐变部的下部。压接口21有凹凸不平的波纹或凹凸口，契合待焊母材或焊接线；用于压接待焊母材或焊接线。

较佳的实施方式中，发热元件选用电阻式发热元件，加热腔11的下部邻近刀体2的上部，发热元件嵌设于加热腔11的中下部，超声工具头主体1的侧面的中上部开设有出线孔13，发热元件的两端分别具有一接线部15，两个接线部 15分别从相应的出线孔13伸出至超声工具头主体1的外部。具体的，加热腔11 开设在超声工具头主体1的中部，加热腔11的上部具有一上部开口，加热腔11 为圆环体形状，发热元件绕制成螺旋体形状，发热元件从上部开口置入到圆环体形状的加热腔11中，发热元件与加热腔11之间的空隙填充满绝缘的导热的粉末状的填充介质。在发热元件通电时发热元件发热，内置在超声工具头主体1中发热元件通电所产生的热量通过超声工具头主体1的中下部直接向下传导至刀体 2，热传导速度更快，且采用内加热的方式，在加热过程中热量的流失更小，升温速度快，降温速度快，提高焊接效率，降低能耗。

较佳的实施方式中，发热元件选用绕制成螺旋体形状的感应加热线圈12，加热腔11的中部设置有一金属柱体14，在金属柱体14与加热腔11的外壁之间形成一环形体形状的空腔，感应加热线圈12容置在空腔中，感应加热线圈12套设在金属柱体14的外缘，超声工具头主体1的侧面的中上部开设有出线孔13，感应加热线圈12的两端分别具有一接线部15，两个接线部15分别从相应的出线孔 13伸出至超声工具头主体1的外部。通过电线从外部接入脉冲电流，脉冲电流加载于感应加热线圈12，使其中的金属柱体14在发热，通过金属柱体14直接将热量向下传导至刀体2，减少热量传导介质及传导距离，因此，刀体2的升温速度，降温速度快，提高焊接效率，降低能耗。

超声工具头主体1设置有一隔热环16和金属柱体14，隔热环16一体成型或固定安装于超声工具头主体1的外缘，金属柱体14与隔热环16之间的环形空间形成一加热腔11。这种内发热的结构能够大幅度减少热量流失，减少热量损耗，同时因为隔热环16位于感应加热线圈的外缘，隔热环16不会发热，所以安全系数高，不易烫伤操作人员，易跟频，降低了跟频不上的概率。

超声工具头主体1设置有一盖体3，盖体3螺接于隔热环16上部或盖体3 螺接于金属柱体14，盖体3封闭加热腔11的上部。加热装置或超声工具头主体 1在震动下存在松动风险，通过盖体3将加热装置及超声工具头主体1固定，降低松动风险。盖体3的中部设置有通孔31，金属柱体14插设于通孔31，金属柱体14的上部伸出到盖体3的上方。金属柱体14的上部安装有一超声波变幅杆4。超声波变幅杆4安装于超声焊接设备并电连接于超声波发生器，通过超声波发生器将超声传导至超声波变幅杆4，再传导至安装在超声波变幅杆4下方的超声焊接工具头，最终传导至刀体2，超声焊接工具头连接外部温度控制系统给予加热装置升温信号及温度控制信号，在焊接过程中的温度控制更加准确和稳定，温度波动更小，使刀体2具有所需焊接温度，并具好良好的自动跟频。

现有技术中，将超声焊接刀体的焊接刀头从常温升温至设定的焊接温度需要 30-60秒，例如将焊接刀头从25℃升温至400℃，在完成焊接后使焊接刀头从设定的焊接温度降温至常温也需要30-60秒，且需要安装冷却机构，焊接效率极低。

而本实用新型将焊接刀头从25℃升温至400℃只需要3-4秒，焊接刀头从 400℃降温至25℃也仅需要3-5秒，且不需要安装冷却机构。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种内加热超声焊接工具头，包括超声工具头主体(1)以及设置在超声工具头主体(1)的下部的刀体(2)，其特征在于：超声工具头主体(1)的内部开设有加热腔(11)，加热腔(11)内安装有发热元件，超声工具头主体(1)开设有出线孔(13)，出线孔(13)连通加热腔(11)。

2.根据权利要求1所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述发热元件选用电阻式发热元件，所述加热腔(11)的下部邻近刀体(2)的上部，发热元件嵌设于加热腔(11)的中下部，超声工具头主体(1)的侧面的中上部开设有出线孔(13)，所述发热元件的两端分别具有一接线部(15)，两个接线部(15)分别从相应的所述出线孔(13)伸出至超声工具头主体(1)的外部。

3.根据权利要求2所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述加热腔(11)开设在所述超声工具头主体(1)的中部，加热腔(11)的上部具有一上部开口，加热腔(11)为圆环体形状，所述发热元件绕制成螺旋体形状，发热元件从上部开口置入到圆环体形状的加热腔(11)中，发热元件与加热腔(11)之间的空隙填充满绝缘的导热的粉末状的填充介质。

4.根据权利要求1所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述发热元件选用绕制成螺旋体形状的感应加热线圈(12)，加热腔(11)的中部设置有一金属柱体(14)，在金属柱体(14)与加热腔(11)的外壁之间形成一环形体形状的空腔，感应加热线圈(12)容置在空腔中，感应加热线圈(12)套设在金属柱体(14)的外缘，超声工具头主体(1)的侧面的中上部开设有出线孔(13)，感应加热线圈(12)的两端分别具有一接线部(15)，两个接线部(15)分别从相应的所述出线孔(13)伸出至超声工具头主体(1)的外部。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述刀体(2)为横向延伸为薄片形状的金属片，刀体(2)的底部成型有用于压接待焊母材或焊接线的压接口(21)，超声工具头主体(1)的底部一体成型有一渐变部，在渐变部的纵向截面中渐变部的宽度自上到下逐渐变小，刀体(2)的上部固定于渐变部的下部或一体成型于渐变部的下部。

6.根据权利要求5所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述超声工具头主体(1)设置有一隔热环(16)和金属柱体(14)，隔热环(16)一体成型或固定安装于超声工具头主体(1)的外缘，金属柱体(14)与隔热环(16)之间的环形空间形成一所述加热腔(11)。

7.根据权利要求6所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述超声工具头主体(1)设置有一盖体(3)，盖体(3)螺接于所述隔热环(16)上部或盖体(3)螺接于金属柱体(14)，盖体(3)封闭所述加热腔(11)的上部。

8.根据权利要求7所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述盖体(3)的中部设置有通孔(31)，金属柱体(14)插设于通孔(31)，金属柱体(14)的上部伸出到盖体(3)的上方。

9.根据权利要求4所述的一种内加热超声焊接工具头，其特征在于：所述金属柱体(14)的上部安装有一超声波变幅杆(4)。

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