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      手把手教你全面了解超聲波模具

      發布者:sonicpower  發布時間:2020/11/9 10:29:06

      當使用一個加工不當或是未經過調諧的焊頭,將給你的生產帶來很大的損失,它會破壞焊接性能,嚴重的會直接導致換能器或發生器的損壞。

      因此,超聲波模具的設計,不像它的外形那樣簡單,相反,需要很多的相關知識和技能,那么,如何讓焊頭能夠穩定地工作?如何讓焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能直接地傳遞到工件上,形成持續穩定的焊接?

      超聲波模具,即使已經有十幾年的設計和開發經驗,我們還是堅信,只有通過嚴格的測試和質量控制,才能生產出理想的焊頭。我們的工程師將焊頭的聲學特性和機械特性結合在一起起,設計出符合客戶需要的產品。

      我們生產的每套焊頭模具,不管是標準產品,還是根據客戶要求定制的,都是用原裝材料制成的,同時經過反復的測試。焊頭的外形、強度以及音頻等多種參數經過多次試驗,能達到嚴格的標準要求,使焊頭和模具相匹配。

      、模具的振幅參數
      振幅,對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數,相當于鉻鐵的溫度,溫度達不到,就會熔接不上;溫度過高,就會使原材料燒焦或導致結構破壞而強度變差。
      因為每間公司選擇的換能器不同,換能器輸出的振幅都有所不同,經過適配不同變比的變幅桿及焊頭,能夠校正焊頭的工作振幅以符合要求,通常換能器的輸出振幅為10-20μm,而工作振幅一般為30μm左右,變幅桿及焊頭的變比同變幅桿及焊頭的形狀、前后面積比等因素有關。以形狀來說,如指數型變幅、函數型變幅、階梯型變幅等,對變比影響很大,前后面積比與總變比成正比。若貴公司選用的是不同公司品牌的焊接機,簡單的方法是,按已工作的焊頭的比例尺寸制作,方能使振幅參數的穩定。

      、模具頻率參數
      每個公司的超聲波焊接機都有一個頻率,例如15KHz、20KHz等,焊接機的工作頻率主要由換能器(Transducer)、變幅桿(Booster)和焊頭(Horn)的機械共振頻率所決定。
      發生器的頻率根據機械共振頻率調整,以達到相同,使焊頭工作在諧振狀態,每個部分都設計成一個半波長的諧振體。發生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍,如一般設定為±0.5KHz,在此范圍內,焊接機基本能正常工作。我們制作每個焊頭時,都會對諧振頻率作調整,要求做到諧振頻率與設計頻率誤差小于0.1KHZ,如20KHz焊頭,我們焊頭的頻率會控制在19.90-20.10KHz,誤差為5‰。

      、振動節點
      焊頭、變幅桿,均被設計為一個工作頻率的半波長諧振體。在工作狀態下,兩個端面的振幅大,應力小,而相當于中間位置的節點沒有振幅,應力大。節點位置一般設計為固定位,但通常的固定位設計時厚度要大于3mm,或者是凹槽固定,所以,固定位并不是沒有振幅,這樣就會引致一些叫聲和一部分的能量損失,對于叫聲,通常用橡膠圈同其它部件隔開,或采用隔聲材料進行屏蔽;能量損失在設計振幅參數時予以考慮。

      、加工精度
      超聲波焊頭,因為工作于高頻振動情況下,應盡量保持一個對稱設計,以免聲波傳遞時的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動(我們所用于焊接的焊頭,利用的是超聲波振動的縱向傳遞,對于整個諧振系統而言),不均衡振動能導致焊頭發熱及斷裂。
      超聲波焊接應用于不同行業,對加工精度要求是不同的。對于很薄的工件,如鋰離子電池片與耳的焊接、金箔等的包覆等,對加工精度的要求高,我們的加工設備均采用數控設備,這樣才能使加工出來的精度符合要求。

      、模具使用壽命
      一只焊頭的使用壽命,關鍵決定于兩個方面:一、材料,二、工藝。
      材料方面:
      超聲波焊接要求金屬材料有柔順性(聲波傳遞過程中機械損耗?。┖玫奶攸c,所以,常用的材料為鋁合金及鈦合金。
      材料是超聲波模具壽命與熔接產品的主要原因之一。模具完成的過程是復雜的,所以,模具工程師設計時需慎重選擇材質,亦需了解本身產品要求該使用何種材質,以免因疏忽而影響其時效與品質。
      現將目前每種材料的特性略述如下(靈科公司均采用美國ALCOL公司產品,該公司的7075T651鋁材達到美國鋁業行業協會的標準):
      1.鋁鎂合金(7075T651,2024T651,6061T651)
      (1)7075T651:使用于振動系統及焊頭制造,該材料具有很高的機械屈服強度,硬度高,熱傳導強,是理想的超聲波模具制造材料;
      (2)2024T651:一般使用與焊頭制造,韌性佳,熱傳導強,硬度適中,用于一般塑膠制品;
      (3)6061T651:使用于較低出力之焊頭制造,韌性佳,質較軟。
      2.鈦合金
      用于連續發振的機種,韌性較高,熱傳導佳,硬度高,而成本貴。
      3.國產硬質鋁合金
      國產料,用于普通鋁材加工,熱傳導低,對超音波機械損耗高,成本低。


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