超聲波焊接行業(yè)市場運營戰(zhàn)略研究及細分市場應(yīng)用規(guī)模前景預(yù)測

超聲波焊接行業(yè)市場運營戰(zhàn)略研究及細分市場應(yīng)用規(guī)模前景預(yù)測超聲波技術(shù)及應(yīng)用概述：超聲波是一種頻率高于20kHz的聲波。超聲波方向性好，反射能力強，易于獲得較集中的聲能。超聲波可用于焊接、裁切、測距、測速、清洗、碎石、殺菌消毒等，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、農(nóng)業(yè)上應(yīng)用廣泛。超聲波技術(shù)是一門以物理、電子、機械及材料學(xué)為基礎(chǔ)的通用技術(shù)，世界各國十分重視超聲波技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、農(nóng)業(yè)、食品等領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。中金企信國際咨詢權(quán)威公布《2023-2029年中國超聲波焊接機行業(yè)市場深度調(diào)查及投資戰(zhàn)略規(guī)劃評估預(yù)測報告》超聲波技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在金屬焊接領(lǐng)域，超聲波技術(shù)可應(yīng)用于動力電池極耳的焊接、IGBT功率模塊引腳和鍍銅基板之間的焊接、汽車線束焊接等；在無紡布焊接領(lǐng)域，超聲波焊接設(shè)備可用于口罩、一次性衛(wèi)生用品等無紡布的焊接；在橡膠裁切領(lǐng)域，超聲波技術(shù)可用于輪胎生產(chǎn)過程中的膠料裁切；在工業(yè)清洗領(lǐng)域，超聲波可用于機械零件、電子元件，光學(xué)部件等精密零部件的清洗；在噴涂領(lǐng)域，超聲波噴涂可用于精密噴涂、納米材料制備、太陽能應(yīng)用、LED、燃料電池、半導(dǎo)體器件、噴霧干燥、納米涂層、PCB制造等領(lǐng)域；在醫(yī)療領(lǐng)域，超聲波可用于制造超聲波手術(shù)刀和實現(xiàn)超聲波醫(yī)療美容；在食品領(lǐng)域，超聲波用于食品切割、輔助提取、殺菌、乳化等。超聲波焊接、超聲波裁切是超聲波加工的典型應(yīng)用。其主要應(yīng)用領(lǐng)域為：超聲波焊接、裁切的技術(shù)原理是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲頻率電信號，再由換能器利用逆壓電效應(yīng)使之轉(zhuǎn)換成彈性機械動能，并通過聲學(xué)系統(tǒng)向材料輸入能量，實現(xiàn)對材料的焊接或裁切。對于超聲波金屬焊接而言，通過利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦產(chǎn)生溫升和塑性變形而最終連接在一起。超聲波金屬焊接相較于超聲波裁切有更高的精度、更高的功率容量要求，因此對超聲系統(tǒng)和聲學(xué)結(jié)構(gòu)等組件的要求更加嚴(yán)苛，使得超聲波金屬焊接具有更高的技術(shù)壁壘。中金企信國際咨詢權(quán)威公布《超聲波裁切設(shè)備行業(yè)全產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度分析及投資戰(zhàn)略可行性評估預(yù)測報告》（2）超聲波焊接：超聲波焊接根據(jù)焊接對象的不同，主要可分為金屬焊接、塑料焊接等。1）超聲波焊接同其他焊接技術(shù)的對比：超聲波焊接相比其他焊接技術(shù)有其獨特的技術(shù)優(yōu)勢。在金屬焊接方面，具有以下幾點優(yōu)勢：其一，焊接材料不熔融，近冷態(tài)焊接；其二，焊接后導(dǎo)電性好，電阻系數(shù)極低；其三，對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接；其四，焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料；其五，焊接無火花，環(huán)保安全等優(yōu)點。在塑料焊接方面，具有以下幾點優(yōu)勢：其一，焊接速度快，焊接強度高、密封性好；其二，取代傳統(tǒng)的焊接、粘接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會損傷工件；其三，焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進行排除和維護等優(yōu)點。超聲波焊接技術(shù)同其他焊接技術(shù)的對比如下表：2）超聲波金屬焊接在動力電池生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用：超聲波金屬焊接是將焊件置于焊座上，焊頭在壓力作用下在焊件表面來回頻振動摩擦，焊件界面間氧化物或污染被破壞擠走，從而形成純凈金屬之間的接觸，在高頻超聲摩擦的作用下，接觸的金屬發(fā)生塑性變形及流動，形成局部連接區(qū)域；隨著超聲能量的持續(xù)增加，金屬塑性流動進一步增強，局部連接區(qū)域不斷擴展融合，進而形成焊接接頭。一套典型的超聲波金屬焊接系統(tǒng)包括：發(fā)生器（將工頻交流電轉(zhuǎn)換為超聲頻電信號）、換能器（將超聲頻電信號轉(zhuǎn)換為機械振動）、調(diào)幅器（將換能器端輸出的振幅進行調(diào)整）、焊頭（將調(diào)幅器端的振幅進一步放大，傳遞到焊件表面）、底模（即焊座，支撐焊件）。超聲波金屬焊接時，焊接溫度遠低于材料的熔點，是一種固相連接的方法，其既可以焊接同種材料，也可以焊接異種材料，特別適合焊接一些較軟的和高導(dǎo)熱性的材料，如鋁、銅、鎳等。超聲波金屬焊接原理圖分析由于動力電池生產(chǎn)過程的工序復(fù)雜性、材料特殊性與多元性、工藝參數(shù)敏感性與高標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)制造設(shè)備的技術(shù)先進性成為動力電池設(shè)備的關(guān)鍵因素。以鋰電池為例，其生產(chǎn)工藝流程分為電芯制造、電芯裝配、電芯檢測和電池組裝4個環(huán)節(jié)。其中電芯制造屬于前段工藝，包括制作電池正負極片；中段工藝為電芯裝配，包括電芯卷繞/疊片、極耳焊接，入殼封裝和電芯注液；電芯檢測和組裝后段工藝，包括化成分容、檢測、成組、PACK工序。發(fā)行人深耕鋰電中段設(shè)備領(lǐng)域，其自主研發(fā)的超聲波金屬焊接設(shè)備，主要應(yīng)用在電芯中段的極耳焊接環(huán)節(jié)。鋰電設(shè)備生產(chǎn)流程分析3）超聲波焊接在鋰電池極耳焊接環(huán)節(jié)具有不可替代性：在動力電池裝配制造過程中有大量的焊接接頭，當(dāng)焊接接頭強度不足時，將造成電池組內(nèi)部電阻增大，不能有效供電；當(dāng)焊接過度時，焊接熱量過大，電池芯和電極蓋將被焊穿，容易造成電解液泄漏和電池組電路短路，造成電池報廢。因此，接頭焊接質(zhì)量對電池組的性能可靠性起著決定性的作用。超聲波金屬焊接在動力電池裝配過程中的典型運用是在極耳焊接環(huán)節(jié)。動力電池極耳是從動力電池電芯中將正負極引出來的金屬導(dǎo)電體，動力電池的電芯一般通過卷繞或疊片工藝而成，每層電芯箔片伸出一層極耳箔片，卷繞或疊片完成后多層極耳箔材會貼合對齊在一起，一般正極為多層鋁箔片，負極為多層銅箔片。極耳焊接是指將多層極耳箔片和連接片焊接在一起，其中，正極連接片材料一般為鋁，而負極連接片材料，方形電池通常為銅，軟包電池通常為鎳或銅鍍鎳。動力電池需要有良好的導(dǎo)流能力，如果內(nèi)阻過大，電池使用過程中發(fā)熱增加，會存在安全隱患。超聲波金屬焊接是固相連接，焊接過程中發(fā)熱量小，焊后內(nèi)阻小，是動力電池電芯生產(chǎn)裝配流程中的必要設(shè)備，尤其適用于多層極耳焊接。在多層極耳焊接中，若采用激光焊接，不僅對層與層之間的致密性要求比較嚴(yán)格，而且焊接發(fā)熱量較大，容易將極耳擊穿，還會產(chǎn)生金屬化合物，降低傳導(dǎo)效率，對電池性能造成不利影響，而超聲波焊接能夠克服激光焊接的上述不足，在動力電池生產(chǎn)線中具有不可替代的作用。綜上所述，由于超聲波焊接具有近冷態(tài)焊接、焊接導(dǎo)電性好、電阻系數(shù)低、焊接速度快、焊接穩(wěn)定性高、焊接程序簡單、焊接精度高等優(yōu)點，更適用于銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉬等有色金屬材料薄板、細棒、絲、片、帶等的瞬間焊接。動力電池極耳的焊接對焊接電阻、焊接精度、焊接穩(wěn)定性等要求均很高，目前超聲波焊接已成為動力電池極耳焊接的最佳焊接方式。4）超聲波焊接技術(shù)在線束領(lǐng)域應(yīng)用廣泛：線束是指電路中連接各電器設(shè)備的接線部件，由絕緣護套、接線端子、導(dǎo)線及絕緣包扎材料等組成。線束多用在各種精密電子設(shè)備，如汽車電路，電腦主板電路，家用電器電路等，其中汽車線束是線束的重要應(yīng)用領(lǐng)域。超聲波焊接利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的線束工件表面，在加壓的情況下，使兩個線束工件表面相互摩擦固相連接在一起，具有快速、節(jié)能、熔合強度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工等特點。汽車線束焊接目前生產(chǎn)工藝主要有壓接和超聲波焊接兩類。其中壓接技術(shù)利用端子將多股電線壓在一起形成接頭，由于壓接工藝存在金屬沖壓反彈風(fēng)險且易在線束內(nèi)部形成空洞，惡劣工況下還存在氧化和生銹風(fēng)險，導(dǎo)致壓接位置的電阻系數(shù)提升、導(dǎo)電性降低，使線路中信號與電流的傳輸受到影響，從而使電子設(shè)備以及汽車中其他電器無法正常運行。超聲波焊接是利用超聲波振動所產(chǎn)生的物理效應(yīng)將線頭結(jié)合起來，提升了焊接位置的密實度，有利于防止截面空洞問題，保證線束的導(dǎo)電性，使整個電器系統(tǒng)的運行更順暢、更穩(wěn)定。其次，超聲波焊接電阻系數(shù)接近于零，具有非常強的導(dǎo)電性的同時還能減少與電阻接觸過程中導(dǎo)致的熱量堆積，從而防止線束局部位置溫度過高引起線束燒毀。5）超聲波焊接在IGBT領(lǐng)域的應(yīng)用不斷加深：IGBT即絕緣柵雙極型晶體管，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。IGBT作為重要的電力電子的核心器件，其可靠性是決定整個裝置安全運行的最重要的因素。IGBT模塊的功率導(dǎo)電端子需要承載數(shù)百安培的大電流，對電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率有較高的要求，而汽車中的IGBT還要承受一定的振動和沖擊力，對機械強度要求高，故IGBT導(dǎo)電端子的焊接技術(shù)工藝要求十分高。一個IGBT模塊通常需要經(jīng)過貼片、焊接、等離子清洗、X光檢測、鍵合、灌膠固化、成型、測試、打標(biāo)共9道工藝后才能投放到市場。其中焊接工藝中焊接質(zhì)量直接影響功率模塊的可靠性及使用壽命。傳統(tǒng)的錫焊工藝雖然工藝簡單，操作簡便，但存在易氧化，且焊接過程中釋放有毒氣體，環(huán)保性差等缺點，而超聲波焊接則能解決上述問題，同時具備焊接效率更高、低電阻、無需助焊劑、無火花、更安全高效、焊接效果更好等優(yōu)點。IGBT模塊封裝測試生產(chǎn)流程圖超聲波焊接是一種很適合IGBT導(dǎo)電端子焊接的工藝，由于超聲波焊接采用高頻超聲能量使金屬原子在兩種材料界面間相互擴散，最終形成一種高強度鍵合界，工藝簡單快捷、接觸電阻低、鍵合強度較高，更好的滿足了IGBT導(dǎo)電端子對低電阻、高強度的要求。隨著超聲波焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，IGBT領(lǐng)域的應(yīng)用不斷加深。6）超聲波焊接在非金屬領(lǐng)域的應(yīng)用：非金屬超聲波塑料焊接是一種快捷、干凈、可靠的焊接工藝。目前典型的非金屬焊接以塑料焊接和無紡布焊接為主。當(dāng)代社會，各種塑料制品已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，同時也被廣泛應(yīng)用到航空、船舶、汽車、電器、包裝、玩具、電子、紡織等行業(yè)。然而由于注塑工藝的限制，在相當(dāng)一部分形狀復(fù)雜的塑料制品不能一次注塑成型，因此需要粘接，而沿用多年的塑料粘接和熱合工藝較為落后，不僅效率低，而且粘接劑還有一定的毒性，引起環(huán)境污染和勞動保護等問題。傳統(tǒng)的粘接工藝已不能適應(yīng)現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展需要，于是超聲波塑料焊接以其高效、優(yōu)質(zhì)、美觀、節(jié)能、安全等優(yōu)越性被廣泛應(yīng)用。超聲波在焊接塑料制品時，既不要添加任何粘接劑、填料或溶劑，也不消耗大量熱源，具有操作簡便、焊接速度快、焊接強度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。隨著熱塑性塑料及其復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，超聲波焊接技術(shù)進一步拓寬應(yīng)范圍，已充分應(yīng)用在口罩、紙尿褲等無紡布市場。無紡布又稱為“非織造布”，亦稱為“不織布、針刺棉、針刺無紡布”，是一種不需要經(jīng)過紡紗和織布工序就能形成的織物。無紡布具有防潮、透氣、柔韌、質(zhì)輕、阻燃、無毒無味、價格低廉、可循環(huán)再用等特點，可用于不同行業(yè)，如農(nóng)用薄膜、制鞋、制革、床墊、裝飾、化工、印刷、醫(yī)療、汽車、建材、家具等領(lǐng)域。超聲波焊接在無紡布市場的應(yīng)用是利用超聲波技術(shù)完成對口罩、紙尿褲等產(chǎn)品的打片成型、封口、封邊、耳帶焊接等工序。超聲波焊接技術(shù)相比其他傳統(tǒng)工藝（如膠粘、電燙合或熱融合等），具有生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、環(huán)保節(jié)能等顯著優(yōu)點，目前在無紡布領(lǐng)域有著廣泛的市場應(yīng)用。（3）超聲波裁切：超聲波技術(shù)應(yīng)用于裁切市場主要是用于輪胎的裁切。輪胎生產(chǎn)工藝流程主要分為密煉、膠部件準(zhǔn)備、成型、硫化、最終檢測、輪胎測試六個工序。密煉環(huán)節(jié)主要將炭黑、橡膠等原材料混合在一起，生產(chǎn)出“膠料”的過程；膠部件準(zhǔn)備工序?qū)?zhǔn)備好組成輪胎的所有半成品膠部件，包括6個主要工段，6個工段分別為：擠出、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；成型工序需要將前道工序生產(chǎn)的不同性能半成品部件組裝成胎胚；硫化工藝主要是將成型后胎胚在模具內(nèi)通過氮氣硫化工藝，加工形成成品輪胎；最終檢驗工序是將硫化的成品輪胎進行外觀檢驗、性能檢驗；輪胎測試工序是對輪胎成品進行大量測試，尤其是對于新設(shè)計的輪胎。超聲波裁切設(shè)備是膠部件準(zhǔn)備工序中簾布裁斷工段的重要工藝設(shè)備，設(shè)備性能直接關(guān)系到輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量，是保障輪胎產(chǎn)品高效安全可靠生產(chǎn)的重要設(shè)備。輪胎生產(chǎn)工藝流程分析采用超