影響超聲波焊接機(jī)正常工作的幾個(gè)因素
超聲波焊接機(jī)按照自動(dòng)化水平可以分為自動(dòng)焊接機(jī)、半自動(dòng)超聲波焊接機(jī)、手動(dòng)焊接機(jī)，對(duì)于現(xiàn)代化企業(yè)來(lái)講，自動(dòng)化水平越高越有利于企業(yè)流水線生產(chǎn)，所以自動(dòng)焊接機(jī)的使用是企業(yè)未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)。
但超聲波焊接機(jī)不正常工作也并不是隨機(jī)的，下落我們來(lái)談?wù)剮讉€(gè)影響因素：
1、聚合物結(jié)構(gòu)
非結(jié)晶聚合物分子排列無(wú)序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動(dòng)的溫度（Tg玻璃化溫度）。這類樹(shù)脂通常能有效傳輸超音速振動(dòng)并在相當(dāng)廣泛的壓力/振幅范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的焊接。
半結(jié)晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點(diǎn)（Tm熔化溫度）和再度凝固點(diǎn)。固態(tài)的結(jié)晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機(jī)械振動(dòng)。所以此類聚合物是不易于將超聲波振動(dòng)能量 傳至壓合面，幫要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化熱度）才能把半結(jié)晶型的結(jié)構(gòu)打斷從而使材料從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，這也決定了這類材料熔點(diǎn)的明顯性，熔化的材料一旦離開(kāi) 熱源，溫度有所降低便會(huì)導(dǎo)致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊性（例如：高振幅、接合點(diǎn)的良好設(shè)計(jì)、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設(shè)備）才能取得超聲波焊接的成功。說(shuō)起熱塑塑料的可焊接力，不能不說(shuō)到超音波壓合對(duì)各種樹(shù)脂的要求。其最主要的因素包括聚合物結(jié)構(gòu)，熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學(xué)結(jié)構(gòu)。
2、熔化溫度
聚合物的熔點(diǎn)越高，其焊接所需的超音波能量越多。
3、硬度（彈力系數(shù)）
材料的硬度對(duì)其是否能有效傳輸超音速振動(dòng)是很有影響的?？偟恼f(shuō)來(lái)，愈硬的材料其傳導(dǎo)力愈強(qiáng)。
4、振幅參數(shù)
振幅對(duì)于需要焊接的材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，相當(dāng)于鉻鐵的溫度，溫度達(dá)不到就會(huì)熔接不上，溫度過(guò)高就會(huì)使原材料燒焦或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)破壞而強(qiáng)度變差。因?yàn)槊恳婚g公司選擇的換能器不 同，換能器輸出的振幅都有所不同，經(jīng)過(guò)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(guān)，形狀來(lái)說(shuō)如指數(shù)型變幅、函數(shù)型變幅、階梯型變幅等，對(duì)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(jī)，最簡(jiǎn)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(shù)的穩(wěn)定。
5、頻率參數(shù)
任何公司的超聲波焊接機(jī)都有一個(gè)中心頻率，例如20KHz、40 KHz等，焊接機(jī)的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿（Booster）、和焊頭（Horn）的機(jī)械共振頻率所決定，發(fā) 生器的頻率根據(jù)機(jī)械共振頻率調(diào)整，以達(dá)到一致，使焊頭工作在諧振狀態(tài)，每一個(gè)部份都設(shè)計(jì)成一個(gè)半波長(zhǎng)的諧振體。發(fā)生器及機(jī)械共振頻率都有一個(gè)諧振工作范圍，如一般設(shè)定為±0.5 KHz ，在此范圍內(nèi)焊接機(jī)基本都能正常工作.我們公司制作每一個(gè)焊頭時(shí)，都會(huì)對(duì)諧振頻率作調(diào)整，要求做到諧振頻率與設(shè)計(jì)頻率誤差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊頭，我們焊頭的頻率會(huì)控制在 19.90-20.10 KHz，誤差為5‰。
6、節(jié)點(diǎn)
焊頭、變幅桿均被設(shè)計(jì)為一個(gè)工作頻率的半波長(zhǎng)諧振體，在工作狀態(tài)下，兩個(gè)端面的振幅最大，應(yīng)力最小，而相當(dāng)于中間位置的節(jié)點(diǎn)振幅為零，應(yīng)力最大。節(jié)點(diǎn)位置一般設(shè)計(jì)為固定位， 但通常的固定位設(shè)計(jì)時(shí)厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定為零振幅，這樣就會(huì)引致一些叫聲和一部分的能量損失，對(duì)于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離，或采用隔聲 材料進(jìn)行屏蔽，能量損失在設(shè)計(jì)振幅參數(shù)時(shí)予以考慮。
7、網(wǎng)紋
超聲波金屬焊接通常會(huì)在焊接位表面，底座表面設(shè)計(jì)網(wǎng)紋，網(wǎng)紋設(shè)計(jì)的目地在于防止金屬件的滑動(dòng)，盡可能將能量傳遞到熔接位。網(wǎng)紋設(shè)計(jì)一般有方形、菱形、條形網(wǎng)紋。黃金手飾等金 屬包覆焊頭與底座根椐要求不能設(shè)計(jì)紋路，網(wǎng)紋的大小與深淺根據(jù)具體的焊接材料要求來(lái)確定。
8、加工精度
超聲波焊頭因?yàn)楣ぷ饔诟哳l振動(dòng)情況下，應(yīng)盡量保持一個(gè)對(duì)稱設(shè)計(jì)，以避免聲波傳遞的不對(duì)稱性導(dǎo)致的不均衡應(yīng)力及橫向振動(dòng)（我們所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動(dòng)的縱向傳遞， 對(duì)于整個(gè)諧振系統(tǒng)而言），不均衡振動(dòng)能導(dǎo)致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲波焊接應(yīng)用于不同行業(yè)對(duì)加工精度要求是不同的，對(duì)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(duì) 加工精度的要求非常高，我們所有的加工設(shè)備均采用數(shù)控設(shè)備（如加工中心等），這樣才能保證加工出來(lái)的精度符合要求。
9、使用壽命
一只焊頭的使用壽命關(guān)鍵決定于兩個(gè)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好（聲波傳遞過(guò)程中機(jī)械損耗小）好的特點(diǎn)，所以最常用的材料為鋁合金及鈦合金，但超聲波金屬焊接要求焊頭耐磨損（要求較高的硬度） ，使材料的選擇變得比較困難，因?yàn)橛捕群晚g性似乎是天生對(duì)立的，這就要求我們選擇非常高要求的材料，我們選擇的優(yōu)質(zhì)鋼村料能夠比較好地解決這個(gè)矛盾，使焊頭的有效壽命盡量地提高 。
工藝方面:包括有加工工藝及后續(xù)處理工藝，加工工藝在前面已詳細(xì)描述過(guò)，后續(xù)處理包括熱處理及參數(shù)的修整，基于我公司選擇的材料，我們有獨(dú)創(chuàng)的熱處理工藝去保證；在每一個(gè)焊頭 制作完成后，單獨(dú)都要進(jìn)行參數(shù)的測(cè)定及調(diào)整，以保證出品。
蘇州凱爾博超聲波
