超声波扭矩焊(扭转超声波焊,Torsional Ultrasonic Welding)
也叫扭转超声焊、扭矩抱环焊,代表专利技术 Telsonic Soniqtwist®,区别于普通纵向(上下)超声焊,焊头做高频往复扭转振动,属于固态摩擦焊接,不需要焊料、不熔化母材。
一、工作原理
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发生器将电能转为20‑40kHz 高频振动,换能器‑变幅杆驱动焊头绕轴心做往复小角度扭转(像来回拧瓶盖);
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垂直压力压紧工件,焊头带来切向摩擦,界面摩擦生热,温度一般<300℃,远低于金属熔点;
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摩擦破除表面氧化膜,金属原子扩散结合;塑料则界面熔融后冷却结合;
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振动只集中在焊缝区域,周边零部件受振动冲击极小。
普通超声焊:焊头
上下纵向冲击振动,振动会传导到工件周边,容易损伤电子、薄壁件。
扭矩焊:
切向扭转振动,工件周边振动负荷约为传统的 1/10。
二、核心优势
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环形 / 圆形工件焊接极佳:整圈能量均匀,无过焊、虚焊,适合铜环‑铝套这类套接环形导电件,冷热循环稳定性好,抗脱焊;
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对周边零件非常友好:传感器、PCB、薄膜、薄壁注塑件不会被超声振动打坏,可焊接带电子元器件组件;
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异种材料焊接能力强:铜‑铝、铝‑陶瓷、不同工程塑料;无熔池,减少脆性金属间相;
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焊缝致密、密封性好,可实现氦检级密封;焊接时间短 0.1‑0.5s;
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无压痕,保护外观 A 面,适合外观件焊接。
短板:设备、声学组件成本远高于普通超声焊机;焊头设计难度高,更适合圆形 / 回转类焊缝,异形平面不占优势。
三、典型应用场景
新能源汽车(主力)
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高压线束端子、铜铝母线、铜环抱焊铝柱;
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电池圆柱壳体密封、CCS 组件、极柱焊接;
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继电器、接触器大电流导电连接。
汽车安全件
安全气囊气体发生器壳体密封焊接(大量采用 Soniqtwist)。
电子 & 医疗
传感器组件、薄膜、无纺布、玻纤填充工程塑料、医疗密封件,怕振动的精密组件焊接。
电力电气
铜铝过渡接头、环形导电连接件,解决传统焊接易开裂、老化失效痛点。
四、与普通纵向超声焊对比
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项目
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普通纵向超声焊
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超声波扭矩(扭转)焊
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振动方向
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上下纵向冲击
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绕轴切向扭转
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工件受振
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大,周边易受损
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很小,适合敏感元器件
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优势工件
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平面搭接、点状焊接
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圆环套接、圆形密封、怕振部件
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铜‑铝环形套接
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易偏心、局部虚焊
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整圈能量均匀,可靠性高
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设备成本
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较低
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高(整机、焊头定制)
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适用材料
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塑料、薄金属
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塑料、厚金属、异种材料、薄膜
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五、关键工艺参数
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频率:常用20 kHz,部分 30‑40 kHz;
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扭转振幅:20‑80μm;
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压力:500‑几千 N;
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焊接时间:0.1‑0.5 s