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關于超聲波模具的一些專業小知識

2019-04-13  來自: 寧波清大超聲科技有限公司 瀏覽次數:216


 

            超聲波模具是超聲波技術中具有技術深度的一個方面。即使已經擁有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好的焊頭。我們的模具設計師將焊頭的聲學特性和機械特性結合起來,設計出符合客戶需要的產品。 我們生產的每一套焊頭和模具,不管是標準產品還是根據客戶要求定制的,都是用很好的材料制成的同時經過反復的測試。焊頭的外形、強度以及音頻等各種參數經過多次試驗,能符合嚴格的標準,焊頭和模具達到契合的匹配。  

         

              可能有人經常會有這樣的想法:超聲波模具的設計和生產是非常的簡單。千萬不要被誤導,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,甚至更嚴重的會直接導致換能器或發生器的損壞,因此超聲波模具的設計絕不像它的外形那樣簡單,相反需要很多的專業知識和技能。

        如何保證焊頭能夠很好的工作?為了保證焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能有效地傳遞到工件上,形成持續穩定的焊接,我們的模具設計師將每一個環節都考慮得非常充分。


1、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。因為每一家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,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。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,能保證振幅參數的穩定。

2、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、40 KHz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,以達到一致,使焊頭工作在諧振狀態,每一個部份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,一般設定為0.5 KHz,在此范圍內焊接機基本都能正常工作.我們制作每一個焊頭時,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于0.1 KHZ,如20KHz 焊頭,我們焊頭的頻率會控制在19.90-20.10 KHz,誤差為5%。  

3、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振幅為零,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,所以固定位并不是為零振幅,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他部件隔離,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。

4、超聲波焊頭加工精度:

因為工作于高頻振動情況下,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。

5、影響模具使用壽命因素:

一、焊頭材料;

二、工藝材料方面:超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好(聲波傳遞過程中機械損耗小)好的特點,所以常用的材料為鋁合金及鈦合金, 材料是保證超聲波模具壽命于熔接產品效果的主要原因之一,模具完成的過程是復雜的。所以不僅是模具工程師設計務必慎重選擇材質,亦需了解本身產品要求該使用何種材質,避免因疏忽而影響其時效與質量。

   清大超聲是一家專注于超聲波工業研發與應用的公司。經過十多年的研發積累,開發出數字化的超聲波發生器,性能與質量達到歐美同類品牌標準。

  現已形成超聲波塑料焊接、超聲波金屬焊接、超聲波生化、超聲波切割、超聲波研磨、超聲波清洗,超聲波模具等多行業應用的超聲波工業生產設備及產品線。



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