艺术家的主要目标之一是帮助别人看到不同的光线，并以新的方式使用它们。制造商通常为其设备供应商提供类似的益处。考虑到Herrmann Ultrasonics Inc.的情况，自20世纪60年代初以来，为塑料，非织造布和包装制成了超声波焊接机，在客户要求公司考虑将单位焊接金属。
“几年来，我们的一位韩国客户一直要求我们制作焊接金属的模型，”赫尔曼金属业务开发总监瓦斯科·诺莫夫斯基(Vasko Naumovski)解释说。“提出这个要求的原因是，公司将我们的标准超声波组件用于焊接金属，发现它比公司尝试过的所有其他组件性能更好。”
特定应用涉及在组装锂离子电池时焊接多达60层铝箔的末端。After numerous discussions with the customer, and other requests from customers worldwide, Herrmann opened its metal welding division in 2017. The company’s first metal welder, the HiS VARIO B (battery), came to market in the spring of 2019, followed by the HiS VARIO W (wire).
“通过这款[后者]机器，安全带制造商可以可靠地焊接铜和铝线到小金属部件，这通常不大于手掌，”Naumovski Notes。“电线可以像16架一样小，大约000 AWG。典型的金属应用包括锂离子电池，电缆凸耳，母线，电机线圈，各种电线到端子和电池管理系统。“
Herrmann的金属焊接客户群已经开始在过去一年左右的成长，进一步扩大已经建立的市场。
该开发补充了目前可用于焊接任何尺寸线的多种超声技术选项，以至于小金属部件。这些是横向驱动，楔形和扭转。每个都提供特定的优点，典型的焊接周期时间为几毫秒至2秒。
传统的方法
横向驱动系统最初设计用于焊接塑料，振动方向垂直于焊缝平面。对于金属焊接，垂直驱动系统旋转90度至横向位置，以提供必要的剪切运动。焊接头是纵向振动换能器喇叭组件的一部分，或附属于纵向振动换能器喇叭组件，纵向振动换能器喇叭组件与焊接接口平行。
超音速金属焊接产品北美销售经理Dave Krysiak指出:“超声波金属焊接的兴起有几个原因，但主要是因为它是一种更好的终止金属丝的方法。让终端用户准确测量振幅、时间、能量等工艺参数;它还消除了长期氧化的机会，就像标准压接一样。”
几年前，Sonics & Materials向市场推出了三种型号的超声波金属焊机系列。Krysiak说，所有型号的焊丝与金属部件或焊丝与焊丝之间的焊接，并可以与拾取和放置系统集成，以装载部件和卸载焊接部件。
MWB40是一个40千赫兹的金属点焊机，产生800瓦的功率，处理30到16 AWG的电线。MWB20型是一个20千赫兹的单元，使用1500、2500或4000瓦，焊接16awg到6awg导线。最后是15千赫兹的MWB15。它使用高达6000瓦，处理8awg到0000 AWG电线。
Krysiak说道:“在过去的几年里，我们通过两种重要的方式更新了这个系列。“一是我们增加了固定工具的间隙。另一种是堆叠安装系统，增加了刚性，以抵消侧负载，提高了操作人员对部件的可访问性，增加了焊接过程中对部件的能量传递，同时限制了对喇叭的磨损损坏。”
2015年，Sonics & Materials为一家重型设备制造商集成了金属焊接系统。该系统采用MWB15焊机，可将0000awg厚的短电缆焊接到金属端子上。据Krysiak说，该系统每年焊接6万到8万根电缆。大约一年前重新组装过。
替代方法
在超声波金属焊接被引入后不久，Sonobond Ultrasonics在1960年开发了其专利楔形簧片系统。该系统使用一个垂直振动簧片，由一个垂直于簧片的楔形耦合器和传感器组件驱动。由于垂直模态振动是平行于焊接表面产生的，力的线直接应用于要焊接的部件。这创造了真正的冶金键，是精确和可靠的，没有弯曲应力或失速。
根据Sonobond总裁Janet Devine的说法同样重要的是，该系统可以在一个脉冲中可靠地焊接最氧化和罐子金属，而无需预先灵巧。它还有效地焊接有色的类似或不同的金属组件，包括铜到铝。
Sonobond公司的SonoWeld 1600超声波金属焊机可以输出1500或2500瓦的功率进行点焊和焊丝(17 AWG至00 AWG)到终端的焊接。它的微处理器控制系统存储和召回多达250个焊接协议，它的数字显示允许选择焊接模式的时间，能量或距离(如果配备了可选的距离测量)。
该机具有自动变频控制、质量监控和过载保护功能。热处理，工具钢锥形锁头磨损寿命高达100,000焊缝。替换是一个快速而简单的过程。
几年前，西雅图的蓝色牛仔裤电缆公司(Blue Jeans Cable)购买了一台SonoWeld 1600，以更有效地将香蕉插头连接到放大器或接收器的电线上。该公司一直在使用螺纹连接，但这种方法被证明是不可靠的。
迪瓦恩说:“与那些需要更多劳动密集型、但效率较低的焊接或机械方法组装的插头相比，插头需要更牢固、更可靠。”“为了实现这一点，焊工必须将定制设计的插头牢牢地固定在合适的位置，以便将10awg和12awg绞合铜线插入插头后部，并直接熔合到黄铜表面。”
该应用需要定制的工具来组装插头，但焊接连接更可靠。
超声焊接电线与金属部件的扭转方法称为Soniqtwist，并于2002年推出Telsonic Ag瑞士。最初，扭转超声波焊接主要用于气密地密封由有色金属制成的圆形部件，例如圆柱形电池和气囊和安全带传感器。该技术现已用于传统的金属焊接应用，例如电池突片，焊条和电线终端。
据Telsonic的前任总裁和现任顾问Saeed摩加迪沙介绍，MT8000扭转焊接系统可以焊接200平方毫米(000000 AWG)大的铝截面和160平方毫米(00000 AWG)大的铜截面。
2011年，Telsonic推出了PowerWheel系统，这是Soniqtwist的一个分支。但Soniqtwist是用于一般焊接，而PowerWheel是专门为大型电池电缆终端设计的。
在焊接开始之前，将端子放置在砧座上。焊接尖端位于电线的顶部，夹紧力施加在焊接区域上方。
一个高频(20千赫兹)的正弦信号被发送到转换器，转换器产生线性振动，向下传播到扭转头。当磁头振荡时，它们产生扭转振荡，并转移到声纳极上。
这使得声纳电极的圆形部分来回移动，而它的中间部分(焊接尖端)以钟摆运动，中心尖端进行焊接。最大振幅总是集中在焊缝中心。摩加迪沙说，焊接通常只需要几毫秒。
Soniqtwist动力轮的用户之一是电力分配系统制造商皇家电力解决方案公司。最近，该公司开发了高功率锁盒连接器，由于电阻更低，可以实现高能源效率。
每个接头上都有一根铜电缆。该电缆的厚度为5awg ~ 0000awg，包含多达12个不同的端子。一些终端设计有侧壁。经过广泛的研究和测试，该公司决定使用Telsonics的MPX-TC焊机用于四个小铜线终端(16毫米平方)，MT8000 PowerWheel用于其余(120毫米平方)。
