Высокоэффективное ультразвуковое сварка железа Ультразвуковая сварка стекла для строительной промышленности

Ультразвуковая пайка соединяет стекло, титан, нержавеющую сталь, керамику

I. Что такое ультразвуковой паяльник?

Ультразвуковой паяльник - это экологически чистое сварочное устройство, объединяющее нагрев и высокочастотную ультразвуковую вибрацию. Его основная структура включает в себя вибрирующий узел из пьезоэлектрического кристалла, нагревательный элемент (например, жало паяльника) и металлическое паяльное жало. Ультразвуковая мощность (10~50 Вт), частота вибрации (обычно 20~60 кГц) и температура сварки (регулируемый диапазон 120-400℃) могут точно контролироваться через панель управления. Его основной принцип работы заключается в следующем: сначала припой расплавляется нагревательным элементом; затем высокочастотная вибрационная энергия передается расплавленному припою. Кавитационный эффект, создаваемый вибрацией, разрушает и рассеивает оксидную пленку на поверхности основного материала. Одновременно акустический поток способствует смачиванию и диффузии припоя с основным материалом, в конечном итоге образуя плотное сварное соединение. Высококачественная сварка может быть достигнута без использования флюса.

II. Функции ультразвуковых паяльников

* **Очистка и активация поверхности пайки:** Благодаря кавитации ультразвуковые паяльники удаляют оксидные пленки и загрязнения с поверхности основных материалов (металлов, стекла, керамики и т. д.), заменяя химическое очищающее действие флюса и избегая остаточного загрязнения и коррозии.
* **Улучшение качества пайки:** Высокочастотная вибрация заставляет жидкий припой проникать в микропоры и трещины основного материала, вытесняя пузырьки припоя и уменьшая дефекты, такие как неполная пайка и пропуски пайки. Это приводит к образованию беспористого, высокопрочного сварного соединения, улучшающего герметичность соединения и долговечность.
* **Упрощение процесса пайки:** Устраняет необходимость в металлизации неметаллических материалов, таких как стекло, что позволяет напрямую паять разнородные материалы, такие как металлы и стекло/керамика. Это сокращает производственный процесс и снижает сложность эксплуатации и риски для качества.
* **Адаптация к различным потребностям пайки:** Оснащенные автоматической регулировкой частоты и точным контролем температуры, ультразвуковые паяльники могут контролировать количество припоя и толщину шва в сочетании с устройствами подачи проволоки. Они подходят для сварки различных размеров и материалов, как для ручной пайки, так и для операций на автоматизированной производственной линии.

III. Основные отрасли применения ультразвуковых паяльников

* Промышленность глубокой обработки стекла: герметичное соединение вакуумного стекла, сварка электродов ЖК-стекла, герметизация оптического волокна, и т. д.
* Электроника и полупроводниковая промышленность: соединение кристаллов силовых полупроводников, соединение выводов интегральных схем, соединение компонентов теплоотвода новых энергетических батарей, низкотемпературная пайка графена/карбида кремния и т. д.
* Солнечная энергетика: сварка контактов электродов солнечных элементов (кристаллических, тонкопленочных);
* Автомобильная промышленность и производство бытовой техники: сварка обмоток трансформаторов (сварка алюминиевой проволокой вместо медной проволоки), сварка контактов обогрева заднего стекла автомобиля, соединение герметизирующих компонентов бытовой техники и т. д.
* Точное производство и ювелирная промышленность: металлизация покрытия оптических очков, производство стеклянных ювелирных изделий, соединение мелких аппаратных аксессуаров и т. д.
* Лабораторные и специальные области обработки: сварка мелкомасштабных специальных материалов, исследования процессов соединения разнородных материалов и т. д.

По сравнению с традиционными процессами сварки, ультразвуковые паяльники предлагают несколько ключевых преимуществ при сварке вакуумного стекла. Во-первых, они обеспечивают высококачественную сварку без флюса, что является одним из их наиболее значительных преимуществ. Кавитационный эффект ультразвука напрямую удаляет оксидную пленку с поверхности подложки, заменяя химическое очищающее действие флюса. Это не только позволяет избежать образования вредных испарений и защищает производственную среду, но и полностью исключает влияние остатков флюса на упаковочное оборудование и уровни вакуума. Кроме того, это исключает последующие этапы очистки, значительно упрощая производственный процесс и снижая затраты. Во-вторых, качество сварки и герметичность превосходят. Высокочастотная вибрация заставляет жидкий припой проникать в микропоры и трещины основного материала, герметизируя эти крошечные зазоры и вытесняя пузырьки воздуха из припоя. Это приводит к образованию пористого, плотного сварного соединения, эффективно предотвращая такие дефекты, как неполные швы и утечки, и значительно повышая коэффициент успешной герметизации и коэффициент соответствия продукции вакуумного стекла. Кроме того, ультразвуковая вибрация увеличивает количество разорванных связей на поверхности стекла, обеспечивая электронную связь между стеклом и металлом и создавая плотную механическую структуру взаимного сцепления между стеклянными панелями. Это значительно улучшает прочность соединения и долговечность, обеспечивая долгосрочную герметичность вакуумного стекла.

Кроме того, ультразвуковые паяльники упрощают производственный процесс и снижают сложность эксплуатации. Сложный процесс подготовки слоя металлизации стекла в традиционных методах может быть опущен. Соединения стекло-металл и стекло-стекло могут быть выполнены напрямую без обработки металлизацией стекла, сокращая производственный цикл и снижая риски для качества, вызванные неправильной подготовкой слоя металлизации. Между тем, ультразвуковой паяльник имеет автоматическую регулировку частоты для обработки изменений нагрузки во время процесса пайки, обеспечивая надежность пайки. Его температуру можно точно контролировать через локальную сеть, а в сочетании с устройством подачи проволоки и структурой предварительного нагрева горячим воздухом это позволяет точно контролировать количество припоя и толщину припоя, адаптируясь к потребностям пайки вакуумного стекла различных размеров и спецификаций. Наконец, он имеет более широкий спектр применений и является более экологически чистым. Ультразвуковой паяльник может легко паять различные стеклянные материалы, такие как проводящее стекло и натриево-известковое стекло, к различным металлам, что делает его пригодным для различных сценариев пайки при производстве вакуумного стекла. Его характеристики, заключающиеся в отсутствии вредных химических реагентов и отсутствии выбросов загрязняющих веществ, соответствуют тенденции развития современного промышленного зеленого производства, помогая предприятиям достигать экологических улучшений.

Производство электроники: Широко используется в производстве печатных плат (PCB) для пайки таких компонентов, как резисторы, конденсаторы, интегральные схемы и т. д. на печатную плату. Высокая точность и надежность ультразвуковой пайки обеспечивают качество электронных изделий.
Автомобильная промышленность: При производстве автомобильной электроники, такой как производство блоков управления двигателем, модулей силовой электроники и автомобильных жгутов проводов, ультразвуковая пайка используется для обеспечения надежных соединений между различными компонентами.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Благодаря своей высокой надежности и способности работать с высокопроизводительными материалами, ультразвуковая пайка используется при производстве аэрокосмической и оборонной электроники, где качество и надежность паяных соединений имеют первостепенное значение.
Ювелирное дело: Она также используется в ювелирной промышленности для пайки драгоценных металлов и драгоценных камней. Точный контроль и щадящий процесс пайки ультразвуковой пайки помогают избежать повреждения хрупких материалов и обеспечить качество ювелирных изделий.

Структура

Ультразвуковой генератор: Это основной компонент, который генерирует высокочастотные электрические сигналы для привода ультразвукового преобразователя. Обычно он имеет такие функции, как регулировка частоты и управление мощностью, для адаптации к различным требованиям пайки.
Ультразвуковой преобразователь: Как упоминалось ранее, он преобразует электрическую энергию в механические колебания. Преобразователь обычно изготавливается из пьезоэлектрических материалов, которые проявляют пьезоэлектрический эффект, что означает, что они могут деформироваться при приложении электрического поля и генерировать электрическое поле при деформации.

Жало паяльника: Жало паяльника предназначено для передачи ультразвуковых колебаний припою и заготовке. Обычно оно изготавливается из жаропрочных и электропроводных материалов, таких как медь или вольфрамовый сплав. Форма и размер жала паяльника могут быть настроены в соответствии с различными применениями пайки.
Ручка и система охлаждения: Ручка ультразвукового паяльника предназначена для удобства эксплуатации и захвата. Она также может включать систему охлаждения для предотвращения перегрева преобразователя и других компонентов во время работы. Обычно это достигается с помощью методов воздушного или водяного охлаждения.

Примеры применения

Производство электроники: При производстве электронных компонентов он используется для пайки электродов на стеклянных и керамических подложках, соединения сверхпроводящих материалов и компонентов, а также для соединения выводов в гибридных интегральных схемах.
Оптические устройства: Он используется при производстве стеклянных украшений и металлизации оптических стекол, таких как прикрепление металлических обручей к оптическим стеклянным волокнам и герметизация стеклянных трубок.
Солнечная энергетика: Он используется для проводки электродов солнечных элементов, упрощая производственный процесс и снижая затраты.