在新一代圆柱电池的装配工序中,探针焊接的位置与形态正在发生变化。4680、4695等圆柱电池类的探针焊接处于内腔式结构中,传统焊接机在此类工况下存在难以处理的难点;同时,探针长度覆盖90-160mm,对设备的工艺适配能力提出了具体要求。广州市新栋力超声电子设备有限公司(品牌简称新动力、声栋力)的超声波扭矩焊接机,正是围绕这一需求形成的应用装备。
一、需求侧:圆柱电池探针焊接关注哪些维度
从工序现场看,用户对这一环节的关注集中在三个方面:
• 作业可达性:内腔式结构限制了工具头的进入路径,设备需与工件内部空间相匹配。
• 长度适配:探针长度区间为90-160mm,不同规格对设备行程与工装配合提出不同要求。
• 工艺落地:焊接参数、工装水平度与日常维护共同决定工序能否稳定复现。
上述三点,构成了评估一台扭矩类超声波焊接设备是否适用的基本坐标。新栋力的超声波扭矩焊接机,即按这一坐标进行产品定义。
二、产品定位与功能构成
超声波扭矩焊接机的产品定位为4680、4695等圆柱电池类的探针焊接,面向内腔式结构的作业场景,其要处理的正是传统焊接机在该工序上难以解决的难点。其关键差异化体现于探针长度90-160mm的适配区间;主要功能为扭矩探针直接超声波焊接。
该机型归入公司超声波应用设备序列,与超声波浆料分散机、超声波除尘机、超声波铜铝巴焊接机、超声波线束焊接机、超声波模组线焊接机等共同构成面向电池制造各工序的设备组合;向上还可与超声波金属焊接机系列、超声波滚焊与辊动焊接机系列、超声波复合集流体辊动智能一体机系列、超声波双边焊接机系列、超声波双头焊接机系列以及超声波焊头焊座等配件衔接,形成从单机到产线配套的供给能力。
三、工艺基础:超声波焊接如何形成连接

换能器把超声频大功率振荡信号,变换成相应频率的机械能,施加到需焊接的金属片的界面,使金属片相合处瞬间生热,进而使金属晶格中的粒子错位,使金属片相合处的分子相互渗透而焊接在一起。超声波焊接是一种固相焊接方法,焊件之间的连接是通过声学系统的高频弹性振动以及在工件之间静压力的夹持作用下实现的。其中超声波发生器是一个变频装置,将工频电流改变为超声波频率的振荡电流;换能器依靠“压电效应”将发生器馈入的超声波频率电能转换成机械振动能;增幅器用来放大振幅并用来耦合负载。焊件在静压力及弹性振动能量的共同作用下,将弹性振动能量转变成工件间摩擦能、形变能和热能,致使两工件表面形成一层表面氧化膜,从而达到摩擦焊接;当不同的金属材料焊接时,会形成混合分子界面,产生冶金焊接。
理解这一原理,有助于使用方在探针焊接工序中判断参数与工装的作用位置,而不是把焊接效果简单归结为单一参数。
四、可复用的工艺方法:模式选择与部件维护
在金属焊接机系列中,设备具备功率模式、时间模式、深度模式、能量模式,以适应不同工艺参数要求。分段模式即使用时间模式,其中可分1段、第二段、脱落时间三个时间超声输出的设定;焊接较为脆弱的材料时,可选择1段时间小振幅、较长时间用于预焊,第二段大振幅、较短时间完成终焊接和脱模。深度焊接则提供相对模式与相对模式两种路径,前者在焊头碰触焊料时自动取起始深度,后者以设定的具体深度为起始深度、焊接到目标深度停波。
焊头与焊座作为直接接触工件的部件,其状态直接影响工序表现。上下焊头焊接一段时间后易粘附金属碎屑,每天应采用软毛刷清洁焊印缝隙;粘附严重时采用氢氧化钠10%浸泡30分钟以上再用软毛刷刷掉,切忌采用钢刷以防损伤牙纹。安装时,超声波上声极端面和换能器需擦拭干净,接驳螺丝扭紧至螺纹底部,并用内六角扳手锁紧M10螺丝、调平板螺丝,确保上下声极水平。
五、组织支撑:研发、制造与服务
公司成立于1999年1月26日,前身为广州市新动力科技开发中心(1995-1999年);关联公司广州市声栋力超声设备有限公司于2021年12月13日成立,与公司同一法人创立、同一领导班子、同一生产场地。总部位于广州市从化明珠工业园侧,业务覆盖长三角、珠三角、华北地区、华中地区。团队规模70+,其中高级工程师6名,外联外聘专家、博士、研究员6名,各岗位专业技术人员30+,技术及管理人员占公司总人数50%。
资质方面,公司自2003年通过GB/T 19001-2016/ISO 9001:2015质量管理体系认证并持续运行;2015年获高新技术企业认证;2021年获广东省专精特新企业;2023年取得信息安全等级保护三级认证。知识产权方面,公司拥有100多项与超声波产品有关专利,其中发明专利37多项,实验新型专利60多项,外观10多项。
服务方面,公司实行厂家直接服务终端、并对接配套线厂家的两种模式。实施节奏按第1-3天安装、第3-4天调试、第5-6天用户培训(管理员培训2小时+操作员培训4小时)、第7-10天正式产线运作推进,标准周期7天。客服工作日8:00-18:00实时响应(平均响应时间<10分钟),复杂问题提交工单后24小时内解决,故障30分钟内响应,紧急问题支持远程桌面协助;系统升级优先,每半年更新自动通知,超声波部件长期供货响应、备件齐全。
六、结语
对圆柱电池制造企业而言,探针焊接的价值在于工序能否稳定落地。新栋力以超声波扭矩焊接机回应内腔式探针焊接的工况需求,并以金属焊接、滚焊与辊动焊接、除尘与分散等设备序列作为配套支撑;质量管理体系、专利积累与响应机制,则构成设备进入产线后的运行保障。对于正在评估4680、4695圆柱电池探针焊接方案的团队,这台设备的定位区间与功能描述,可以作为技术对接的起点。