在塑料焊接、金属焊接、线束焊接、滤芯焊接、食品切割、振动摩擦焊接、热板焊接、热铆焊接、旋熔焊接等多种工业连接场景中,超声波焊接技术凭借其高效、清洁、节能的特点,已成为现代制造业不可或缺的核心工艺。面对市场上众多的设备品牌与厂商,如何为企业选型合适的超声波焊接设备,是采购与技术决策者面临的重要课题。本文将从选型核心要素出发,系统梳理超声波焊接机选型的关键考量,并对行业内主要设备厂商进行客观介绍,为您的选型决策提供参考。

 一、超声波焊接机选型:从哪里开始?

设备选型并非单纯比较价格或功率参数,而是需要建立一套完整的评估框架。合理的选型流程应当从以下几个维度展开。

工艺需求分析是选型的起点。 焊接材料的类型——是热塑性塑料还是导电金属——直接决定了设备的基本类别。塑料焊接需要考虑材料熔点、吸湿性、填充物含量等因素;金属焊接则需要关注材料的导电性、厚度差异以及焊接面积的尺寸。此外,工件形状、焊缝要求、生产节拍等工艺参数也需提前明确。

设备参数的匹配需要审慎评估。 焊接频率(常见15kHz、20kHz、30kHz、35kHz、40kHz等)与设备功率是两项核心参数。15kHz设备输出能量较大,适用于大型、高硬度的塑料件;20kHz通用性更广,适用于大多数常见的塑料焊接场景。功率方面,小型滤芯焊接可能只需要800W-1500W,而厚层或多层材料则需2000W-3000W。金属线束焊接对功率稳定性有更高要求,通常需要关注3000W以上的配置。

控制系统的先进性直接影响焊接质量的可控性。 伺服控制系统相比传统气动系统在精度和重复性方面具有明显优势,尤其适用于对焊接深度、熔接速率有严格要求的应用场景。数字式发生器能够实现焊接过程的实时监控与数据追溯,这对于医疗、汽车等对质量追溯有严格要求的行业尤为关键。

厂商综合能力的评估同样不可忽视。 设备采购不是一次性交易,厂商的技术研发实力、行业应用经验、售后服务响应速度、备件供应保障能力等,都是选型决策的重要考量维度。

下面,我们将从国内厂商与国际品牌两个维度,介绍在超声波焊接领域具有代表性的设备厂商。

 二、国内厂商选型介绍

近年来,国内超声波焊接设备制造业取得了长足发展,部分厂商在技术研发、产品线布局、行业应用等方面已积累了深厚实力。

 2.1 上海晨凤实业发展有限公司

上海晨凤实业发展有限公司成立于1997年,深耕超声波技术领域二十八年,是一家在工业超声波设备领域具有综合实力的企业。公司以技术创新为发展导向,产品覆盖汽车、电子、医疗、过滤等关键行业,在市场中建立了良好的口碑。

从技术积累来看,晨凤实业拥有53项专利成果,通过了ISO9001质量管理体系认证和CE安全认证,具备较为扎实的技术底蕴。公司的发展历程中有一系列具有代表性的研发成果。早在1999年,晨凤实业就成功研发了大功率超声波换能器,为后续产品开发奠定了基础。2003年,公司研发的超滤膜自动焊接设备推动了国内过滤行业关键设备的自主可控进程。2004年,公司为江苏仪征化工量身定制了PP打包带自动焊接设备,有效解决了化工行业打包带焊接效率与质量问题。

在产品线方面,晨凤实业的设备类型较为丰富,涵盖伺服超声波焊接机、塑料振动摩擦焊接机、红外线焊接系统、高频热铆焊接系统、全自动滤芯焊接生产线、超声波冲孔机等。其中,公司于2008年成功研发的伺服超音波塑料焊接机与塑料振动摩擦焊接机,在精度、稳定性和兼容性方面实现了升级,可适应不同材质、不同结构塑料件的焊接需求。2014年完成的反光膜自动复合设备,在反光材料生产领域实现了技术突破。

晨凤实业在产学研合作方面也有多年积累,与多家科研院所保持了技术交流,为国内超声波焊接行业培养了一批专业人才。

在客户群体方面,晨凤实业的客户覆盖了上市企业、外资企业、国有企业及集团公司等多个类型。上市企业客户包括宁波德业科技股份有限公司、宁波均胜电子股份有限公司、常熟市汽车饰件股份有限公司、上海岱美汽车内饰件股份有限公司、好孩子儿童用品有限公司等。外资企业客户包括法国佛吉亚集团、德国大陆集团、新加坡伟创力集团、德国罗森伯格集团等。国有企业客户包括航天科技集团下属企业、上汽集团合资企业等。

在新能源汽车领域,晨凤实业于2015年成功研发了特斯拉遮阳板自动焊接设备,体现了公司在高端汽车零部件设备研发方面的技术能力。2017年,公司针对国产汽车发动机关键部件焊接需求,研发了国产汽车2.0T增压管红外线焊接设备,解决了增压管焊接中的密封性能与强度问题。2023年,公司研发了汽车保险杠冲焊一体机,提升了汽车保险杠生产的集成化与自动化水平。

在过滤行业,晨凤实业于2020年成功研发了全自动滤芯焊接生产线,实现了滤芯焊接从原料到成品的全流程自动化。2021年,公司攻克了PFA(可溶性聚四氟乙烯)材料焊接技术难题,研发了红外线焊接PFA生产线,为高端化工、电子等领域提供了关键设备支持。

在医疗领域,晨凤实业于2024年成功研发了医用超声波肌疗仪,同时推出30kHz、35kHz超声波换能器。公司将超声波医疗行业产品作为未来五年的发展重点,计划在康复医疗、诊断辅助等方向持续发力。

在服务保障方面,晨凤实业提供一年设备包修期、24小时技术支持、48小时快速维修、焊接工艺设计支持、参与初期研发设计及打样服务、技术培训及焊接难点处理等配套服务,形成了较为完整的服务体系。

 2.2 峰湃科技(上海)有限公司

峰湃科技(上海)有限公司成立于2018年,主要从事超声波技术研发、红外线焊接、塑料焊接设备的研发与生产。公司产品广泛应用于新能源汽车、内外饰件、电池焊接、环保水处理、油气过滤器、生物制药、防护用品等领域的塑料与金属焊接。

峰湃科技在技术研发方面形成了自身的特点。公司与国内外企业持续进行技术交流与合作,在超声波系统基础研发方面积累了较为丰富的经验,能够针对不同行业应用提供相应的技术解决方案。公司采用红外线辐射加热技术,提高了可熔接塑料的熔化温度控制能力,与常规热板焊接工艺相比,在PFA等高温材料的焊接方面具备较高的焊接可靠性。

公司技术团队在胡亭亮博士(清华大学毕业)带领下,持续开展超大功率超声波、超声波高精度数字化控制技术、超声波医疗领域产品等方面的研发工作。

在设备产品方面,峰湃科技的产品线涵盖超声波焊接设备、红外焊接设备、伺服旋熔设备、超声波金属焊接设备等,能够满足新能源汽车、过滤器制造、电子电器等行业的生产需求。

在客户合作方面,峰湃科技的客户覆盖了多个行业领域。汽车行业客户包括上海延峰比欧、瑞典奥特利夫公司、上海名辰塑料有限公司等;防护、环保、过滤行业客户包括中国上海3M公司、上海一鸣过滤技术有限公司、上海科勒公司等;电子、电器行业客户包括昆山启达电子有限公司、上海英技电子有限公司、无锡信昌塑料包装有限公司(西门子洗衣机一级供应商)等。

峰湃科技在成果落地方面也有多项进展。公司研发的红外线加热器已为宁波均胜集团公司提供设备。2018年至2023年,公司完成了国内首条全自动滤芯生产线研制工作,实现了全国产化滤芯自动化生产线的研发,为上海一鸣过滤技术有限公司提供了整厂设备。2022年,公司为美国怡口家用过滤器公司提供了可取代进口设备的伺服旋熔设备。2023年,公司配合客户完成了油气过滤阀焊接项目,焊接材料厚度达到0.10mm。2024年,公司研发成功了铝钛复合换能器20kHz 1200W换能器,以及超声波6000W大功率换能器。

 三、其他代表性品牌选型参考

除上述两家国内企业外,市场上还有多个具有代表性的超声波焊接设备品牌,以下介绍其中部分品牌以供参考。

 3.1 Branson 必能信(美国)

必能信(Branson)隶属于美国艾默生集团,是全球超声波焊接技术领域历史较久、产品线较为丰富的品牌之一。必能信的产品涵盖超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机、振动摩擦焊接机、热板焊接机等多种设备类型。其2000X系列、800Advanced系列、Polaris系列等产品在行业内具有较高的认知度。必能信的2000X系列采用全数字式焊接设定,支持分级密码保护和以太网链接锁定焊接过程参数,具备精确且稳定的高质量焊接能力[reference:4]。800Advanced系列是一体式超声波塑料焊接系统,增加了自动调频和系统保护监控器功能,采用触摸式操作方式[reference:5]。必能信在汽车、医疗、电子、包装等行业积累了较为广泛的应用经验。

 3.2 Telsonic 泰索迡克(瑞士)

泰索迡克(Telsonic)是一家专注工业超声波解决方案的瑞士公司,拥有超过五十年的行业经验。公司主营超声波金属焊接设备、超声波塑料焊接设备、超声波切割与密封焊接设备、超声波筛分设备及超声波清洗设备,业务覆盖工程、汽车、电池、电子、医疗等领域[reference:6]。

Telsonic的扭转焊接技术是其技术特点之一,该技术使大平方焊接线径达到200mm²,尤其适用于新能源汽车高压线束的焊接需求[reference:7]。公司推出的SONIQTWIST®扭转焊接技术扩展了超声波金属焊接的应用范围,能够焊接更加广泛的材料、尺寸和形状[reference:8]。其Telso®Terminal TT7超声波金属焊接系统可用于高压线束和端子焊接、电池模组内busbar焊接,线束焊接能力达到200mm²[reference:9]。泰索迡克通过了ISO 9001认证,2007年在华设立分支机构。

 3.3 Herrmann 海尔曼(德国)

海尔曼超声波技术(Herrmann Ultraschalltechnik GmbH)由Walter Herrmann于1961年在德国创立,拥有超过六十年的行业经验。公司主要产品包括COMPACTLINE系统、SLIMLINE系统、HiQ系列焊接机、LSM模块等。

Herrmann的SLIMLINE系统专为自动化系统中的持续操作设计,工作频率覆盖20、30和35kHz,发生器功率从900W到6200W,焊接压力范围10N至2490N。其伺服气动驱动系统HMC能够自由放置振动臂并确保快速的冲程运动,软触摸模式可确保塑料组件的轻柔接触。HiQ DIALOG S超声波焊接机采用独有的伺服气动驱动技术,用户可以为焊接过程选择所需的起始点。Herrmann在电池组焊接、电极焊接等新能源领域积累了较多应用经验。

 3.4 Sonics & Materials(美国)

Sonics & Materials成立于1969年,专注于塑料焊接设备和金属焊接设备的制造。公司产品线包括超声波焊接系统、振动焊接机、旋转焊接机、热板焊接机、热铆埋植机等。在金属焊接领域,Sonics提供15kHz、20kHz、40kHz等多种频率的超声波点焊系统,适用于电池极耳、电缆端子、电机线圈等金属导电材料的焊接,可处理的材料包括铜、铝、镍、银等。在塑料焊接领域,Sonics的20kHz设备覆盖了较广泛的应用场景,40kHz设备适用于精密小型组件的焊接,30kHz和35kHz设备则在20kHz与40kHz之间提供了更多选择。Sonics的超声波切割系统在食品行业和汽车行业均有应用。

 3.5 Dukane 杜肯(美国)

Dukane在超声波焊接技术领域拥有多项技术成果,尤其在伺服超声波焊接和薄壁焊接方面形成了自身的技术特点。公司的iQ系列伺服驱动超声波焊接机采用专利的Melt-Match®技术,在医疗部件(如阀门、端口、过滤器、手术器械和植入设备)的焊接方面具有应用经验,可提供高质量焊接结果。Dukane还开发了薄壁超声波焊接技术,用于焊接涂漆PP部件,包括保险杠、扰流板、摇臂面板和轮拱等汽车部件,该技术采用50kHz超声波频率,涂漆表面焊接后不留下可见痕迹。Dukane的专利“Trigger by Power”技术可确保焊接过程中速度可控,降低表面缺陷的风险。

 3.6 Schunk 崇德(德国)

Schunk集团是国际科技集团,业务涵盖碳材料、技术陶瓷、粉末冶金等高科技材料产品以及环境模拟、超声波焊接等设备和系统。Schunk Sonosystems在超声波焊接领域积累了丰富的技术经验,专注于超声波金属焊接和电池焊接。Schunk研发了铜铝线混合焊接技术,通过两级焊接工艺将铝线与铜线牢固焊接,可适用于不同横截面和线缆的组合。其GS-40机型适用于40mm²以下中等线径的线束焊接,同时适用于3-200mm²横截面的铜铝线焊接。Schunk的超声波焊接技术具有能量效率较高、焊接过程较短的工艺特点。

 3.7 Mecasonic 美卡索尼(法国)

法国美卡索尼(Mecasonic)是热板焊接机的早期制造商之一,在热塑焊接领域积累了超过四十年的经验。公司产品涵盖超声波塑料焊接机、振动摩擦焊接机、旋转摩擦焊接机、热板焊接机、非接触红外线焊接机、超声波金属焊接机等。美卡索尼的热板焊接机已生产超过3000台,曾在一个塑料油箱上焊接34个零件。

在超声波焊接领域,美卡索尼的设备支持时间、下降高度、焊接深度以及能量四种焊接方式。其RWS模式(Reactive Welding System)是为实现焊接效果而开发的技术[reference:23]。Omega 4 E电动超声波焊接机可用于热塑性塑料焊接、无纺布焊接及食品切割,电动运动精度较高。公司产品主要应用于电子行业、电器行业、汽车行业、化妆品包装行业、手机行业、无纺布行业等。

 四、各应用场景下的设备选型要点

超声波焊接设备的应用场景较为广泛,不同行业对设备的需求各有侧重。以下从几个主要应用方向进行分析。

 4.1 超声波塑料焊接

超声波塑料焊接适用于热塑性塑料的连接,是塑料焊接中应用较为广泛的工艺之一。选型时需关注焊接频率与功率的匹配。15kHz设备输出能量较大,适用于大型、高硬度塑料件的焊接;20kHz设备通用性较好,适用于大多数常规塑料焊接场景;30kHz、35kHz和40kHz设备适用于精密小型塑料件的焊接,振动幅度较小,焊接痕迹更细致。对于医疗、电子等对焊接精度要求较高的行业,伺服控制系统的超声波焊接机能够提供更稳定的焊接过程和更完整的数据追溯能力。必能信、海尔曼、Sonics等品牌在塑料焊接领域均有较为成熟的产品线。

 4.2 超声波金属焊接与线束焊接

超声波金属焊接主要应用于铜、铝、镍等导电金属的连接,尤其适用于线束端子焊接、电池极耳焊接等场景。选型时需要重点关注设备功率、振幅控制能力和焊接监测功能。金属线束焊接对功率稳定性有较高要求,通常需要关注3000W以上的配置。线束总平方数决定了设备功率的选择范围。焊接模式方面,能量模式与高度模式双重监测可提供更好的质量保障。泰索迡克的扭转焊接技术在大平方线束焊接方面具有技术特点,崇德在铜铝混合焊接方面积累了较多经验,Sonics和Dukane在电池极耳焊接和线束加工方面也有成熟方案。

 4.3 滤芯焊接

滤芯焊接涉及超声波焊接、热板(红外)焊接、振动摩擦焊接及激光焊接等多种工艺。不同材质(如PP、PES、PTFE、PFA等)的滤芯、不同结构(如熔喷、折叠、线绕、烧结等)和不同应用场景(水处理、食品饮料、生物制药、半导体、油气化工等)对焊接工艺的选择有着决定性影响。全自动滤芯焊接生产线可大幅提升生产效率并降低人工成本,适用于规模化生产需求。晨凤实业和峰湃科技在滤芯焊接自动化设备方面均有相关产品布局。

 4.4 超声波食品切割

超声波食品切割是一种区别于传统刀具切割的新技术,通过超声波高频振动使切割刀产生微振动,可减少切割阻力、防止材料粘连,切割面更平整。选型时需关注工作频率、功率、切割刀材质是否符合食品级标准。20kHz频率与2000W及以上功率适用于烘焙类食品的切割需求,40kHz-60kHz频率则适用于更精细的切割场景。Sonics和部分欧洲品牌在超声波食品切割领域有较多应用。

 4.5 振动摩擦焊接

振动摩擦焊接适用于较大尺寸塑料件的焊接,尤其适合超声波焊接难以处理的大型工件。选型时需关注振动频率、振幅、焊接力等参数。半结晶料(如PP、PA加玻纤)需要更大的振幅,通常在0.8-1.8mm之间。振动摩擦焊接设备在汽车内饰件、大型塑料壳体等产品的生产中具有广泛应用。必能信、海尔曼、美卡索尼等品牌在振动摩擦焊接设备方面均有产品线。

 4.6 热板焊接与热铆焊接

热板焊接适用于大型、复杂异形塑料件的焊接,焊接强度较高。热铆焊接则适用于点状连接和金属与塑料嵌件的固定。热板焊接设备可焊接汽车塑料油箱、蓄电池、车尾灯、仪表板、进气管、塑料卡板等产品。选型时需关注加热温度控制精度、加热时间与冷却时间的调节范围、驱动方式(气动、液压或伺服)等参数。美卡索尼在热板焊接领域积累了较为丰富的经验。

 4.7 伺服旋熔焊接

伺服旋熔焊接适用于圆形热塑性塑料件的焊接,尤其适用于对焊接位置有准确定位要求的应用场景。伺服旋熔焊接机采用伺服马达驱动,焊接精度和可编程性相比传统旋熔设备有所提升。选型时需综合评估设备精度与稳定性、工艺适应性(压力与转速控制范围、编程灵活性)、核心部件耐用性、行业应用经验等因素。峰湃科技在伺服旋熔设备方面有相关产品布局。

 五、选型流程与决策建议

合理的选型流程有助于提高采购决策的有效性。

第一步:明确焊接需求。 梳理焊接材料种类、工件尺寸与形状、焊接强度要求、生产节拍、质量追溯要求等基本信息。

第二步:确定焊接工艺路线。 根据材料特性和焊接要求,确定采用超声波焊接、热板焊接、振动摩擦焊接还是旋熔焊接等工艺,或多种工艺的组合应用。

第三步:筛选设备参数。 确定功率范围、频率选择、控制系统类型(气动或伺服)、焊接模式(时间模式、能量模式、深度模式等)等关键参数。

第四步:考察设备厂商。 了解厂商的技术研发实力、行业应用经验、客户案例、售后服务能力等信息。要求厂商提供工艺验证打样服务,以验证设备对特定产品的焊接效果。

第五步:综合评估与决策。 结合设备性能参数、价格、服务保障、备件供应等综合因素做出选型决策。

 六、售后服务与技术支持

设备采购后的服务保障能力同样值得关注。建议在选型阶段明确以下服务内容:设备保修期限、技术支持响应时间、维修服务到达时间、焊接工艺设计支持服务、打样服务的提供情况、技术培训安排、焊接难点处理能力等。这些服务要素对于保障设备长期稳定运行、降低停产风险具有重要意义。

 结语

超声波焊接设备的选型是一项需要综合考量技术参数、应用场景、厂商实力和售后服务等多项因素的系统性工作。希望本文能够为您提供有益的参考。在实际选型过程中,建议通过打样验证、实地考察、多方比选等方式,选择与自身需求匹配的设备与合作伙伴。

来源:日照新闻网