超聲波模具的設計與製作
超聲波模具的設計與製作
當使用一個加工不當或是未經過調諧的焊頭，將給你的生產帶來昂貴的損失——它會破壞焊接效果，更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(de)設(she)計(ji)，絕(jue)不(bu)像(xiang)它(ta)的(de)外(wai)形(xing)那(na)樣(yang)簡(jian)單(dan)，相(xiang)反(fan)，需(xu)要(yao)很(hen)多(duo)的(de)專(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)和(he)技(ji)能(neng)，那(na)麼(me)如(ru)何(he)保(bao)證(zheng)焊(han)頭(tou)能(neng)夠(gou)最(zui)經(jing)濟(ji)地(di)工(gong)作(zuo)呢(ne)？如(ru)何(he)保(bao)證(zheng)焊(han)頭(tou)能(neng)夠(gou)將(jiang)換(huan)能(neng)器(qi)轉(zhuan)換(huan)的(de)機(ji)械(xie)振(zhen)動(dong)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)傳(chuan)遞(di)到(dao)工(gong)件(jian)上(shang)形(xing)成(cheng)持(chi)續(xu)穩(wen)定(ding)的(de)焊(han)接(jie)呢(ne)？
一、模具的振幅參數
振幅，對於需要焊接的材料來說是一個關鍵參數，相當於鉻鐵的溫度，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(yin)為(wei)每(mei)一(yi)間(jian)公(gong)司(si)選(xuan)擇(ze)的(de)換(huan)能(neng)器(qi)不(bu)同(tong)，換(huan)能(neng)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)振(zhen)幅(fu)都(dou)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)，經(jing)過(guo)適(shi)配(pei)不(bu)同(tong)變(bian)比(bi)的(de)變(bian)幅(fu)杆(gan)及(ji)焊(han)頭(tou)，能(neng)夠(gou)校(xiao)正(zheng)焊(han)頭(tou)的(de)工(gong)作(zuo)振(zhen)幅(fu)以(yi)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)，通(tong)常(chang)換(huan)能(neng)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)振(zhen)幅(fu)為(wei)10-20μm，而工作振幅一般為30μm左右，變幅杆及焊頭的變比同變幅杆及焊頭的形狀、前後麵積比等因素有關。以形狀來說，如指數型變幅、函數型變幅、jietixingbianfudeng，duibianbiyingxianghenda，qianhoumianjibiyuzongbianbichengzhengbi。ruoguigongsixuanyongdeshibutonggongsipinpaidehanjieji，zuijiandandefangfashi，anyigongzuodehantoudebilichicunzhizuo，nengbaozhengzhenfucanshudewending。
二、模具頻率參數
任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如20KHz、40KHz等，焊接機的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅杆（Booster）和焊頭（Horn）的機械共振頻率所決定。
發fa生sheng器qi的de頻pin率lv根gen據ju機ji械xie共gong振zhen頻pin率lv調tiao整zheng，以yi達da到dao一yi致zhi，使shi焊han頭tou工gong作zuo在zai諧xie振zhen狀zhuang態tai，每mei一yi個ge部bu分fen都dou設she計ji成cheng一yi個ge半ban波bo長chang的de諧xie振zhen體ti。發fa生sheng器qi及ji機ji械xie共gong振zhen頻pin率lv都dou有you一yi個ge諧xie振zhen工gong作zuo範fan圍wei，如ru一yi般ban設she定ding為wei±0.5KHz，在此範圍內，焊接機基本都能正常工作。我們製作每一個焊頭時，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於0.1KHZ，如，20KHz焊頭，我們焊頭的頻率會控製在19.90-20.10KHz，誤差為5‰。
三、振動節點
焊頭、bianfugan，junbeishejiweiyigegongzuopinlvdebanbochangxiezhenti。zaigongzuozhuangtaixia，lianggeduanmiandezhenfuzuida，yinglizuixiao，erxiangdangyuzhongjianweizhidejiedianzhenfuweiling，yinglizuida。jiedianweizhiyibanshejiweigudingwei，dantongchangdegudingweishejishihouduyaodayu3mm，或(huo)者(zhe)是(shi)凹(ao)槽(cao)固(gu)定(ding)，所(suo)以(yi)，固(gu)定(ding)位(wei)並(bing)不(bu)是(shi)一(yi)定(ding)為(wei)零(ling)振(zhen)幅(fu)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)引(yin)致(zhi)一(yi)些(xie)叫(jiao)聲(sheng)和(he)一(yi)部(bu)分(fen)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)失(shi)，對(dui)於(yu)叫(jiao)聲(sheng)，通(tong)常(chang)用(yong)橡(xiang)膠(jiao)圈(quan)同(tong)其(qi)它(ta)部(bu)件(jian)隔(ge)離(li)，或(huo)采(cai)用(yong)隔(ge)聲(sheng)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)屏(ping)蔽(bi)；能量損失在設計振幅參數時予以考慮。
四、加工精度
超聲波焊頭，因為工作於高頻振動情況下，應盡量保持一個對稱設計，以避免聲波傳遞的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動（我們所用於焊接的焊頭，利用的是超聲波振動的縱向傳遞，對於整個諧振係統而言），不均衡振動能導致焊頭發熱及斷裂。
超聲波焊接應用於不同行業，對加工精度要求是不同的。對於特別薄的工件，如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等，對加工精度的要求非常高，我們所有的加工設備均采用數控設備（如加工中心等），這樣才能保證加工出來的精度符合要求。
五、模具使用壽命
一隻焊頭的使用壽命，關鍵決定於兩個方麵：一、材料，二、工藝。
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小）好的特點，所以，最常用的材料為鋁合金及鈦合金。cailiaoshibaozhengchaoshengbomojushoumingyurongjiechanpinxiaoguodezhuyaoyuanyinzhiyi。mojuwanchengdeguochengshifuzade，suoyi，bujinshimojugongchengshishejiwubishenzhongxuanzecaizhi，yixulejiebenshenchanpinyaoqiugaishiyonghezhongcaizhi，bimianyinshuhueryingxiangqishixiaoyupinzhi。現將目前各種材料的特性略述如下（某公司均采用世界名牌美國ALCOL公司產品，該公司的7075T651鋁材達到美國鋁業行業協會AAA標準）：
1.鋁鎂合金（7075T651，2024T651，6061T651）
（1）7075T651：使用於振動係統及焊頭製造，該材料具有極高的機械屈服強度，硬度高，熱傳導性強，是理想的超聲波模具製造材料；
（2）2024T651：一般使用與焊頭製造，韌性佳，熱傳導性強，硬度適中，用於一般塑膠製品；
（3）6061T651：使用於較低出力之焊頭製造，韌性佳，質較軟。
2.鈦合金
用於連續發振的機種，韌性較高，熱傳導佳，硬度高，而成本昂貴。
3.國產硬質鋁合金
國產料，用於普通鋁材加工，熱傳導低，對超音波機械損耗高，成本低。
超聲波模具，是shi超chao聲sheng波bo技ji術shu中zhong最zui具ju有you技ji術shu深shen度du的de一yi個ge方fang麵mian。即ji使shi已yi經jing擁yong有you幾ji年nian的de設she計ji和he開kai發fa經jing驗yan，我wo們men還hai是shi堅jian信xin，隻zhi有you通tong過guo嚴yan格ge的de測ce試shi和he質zhi量liang控kong製zhi，才cai能neng生sheng產chan出chu最zui好hao的de焊han頭tou。我wo們men的de工gong程cheng師shi將jiang焊han頭tou的de聲sheng學xue特te性xing和he機ji械xie特te性xing完wan美mei地di結jie合he起qi來lai，設she計ji出chu最zui符fu合he客ke戶hu需xu要yao的de產chan品pin。womenshengchandemeiyitaohantouhemoju，buguanshibiaozhunchanpin，haishigenjukehuyaoqiudingzhide，doushiyongzuihaodecailiaozhichengde，tongshijingguofanfudeceshi。hantoudewaixing、強度以及音頻等各種參數經過多次試驗，能符合最為嚴格的標準，焊頭和模具達到最完美的匹配。