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影響超聲波焊接機的因素
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文章來源:超聲波焊接機 超聲波金屬焊接機 超聲波塑料焊接機 熱板焊接機 太陽能集熱板焊接機專業焊接信息網   添加人:無錫尼可超聲波劉緒軍   添加時間:2011-07-25 11:57:19

超聲波焊接網訊:影響超聲波焊接機的因素不外乎外因和內因兩種因素,外因主要和焊接物的聚合結構即決定其熔化溫度以及硬度的主要因素有關,內部因素主要和焊接機的相對參數設置、整體質量壽命有關。下面分點來說:
1、聚合物結構
非結晶聚合物分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動的溫度(Tg玻璃化溫度)。這類樹脂通常能有效傳輸超音速振動并在相當廣泛的壓力/振幅范圍內實現良好的焊接。
半結晶型聚合物分子排列有序,有明顯的熔點(Tm熔化溫度)和再度凝固點。固態的結晶型聚合物是富有彈性的,能吸收部分高頻機械振動。所以此類聚合物是不易于將超聲波振動能量 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)才能把半結晶型的結構打斷從而使材料從結晶狀態變為粘流狀態,這也決定了這類材料熔點的明顯性,熔化的材料一旦離開 熱源,溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊性(例如:高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優良的工作設備)才能取得超聲波焊接的成 功。
說起熱塑塑料的可焊接力,不能不說到超音波壓合對各種樹脂的要求。其最主要的因素包括聚合物結構,熔化溫度、柔韌性(硬度)、化學結構。
2、熔化溫度
聚合物的熔點越高,其焊接所需的超音波能量越多.
3、硬度(彈力系數)
材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的。總的說來,愈硬的材料其傳導力愈強。
4、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,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,最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。 5、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,如一般設定為±0.5 KHz ,在此范圍內焊接機基本都能正常工作.我們公司制作每一個焊頭時,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‰。
6、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,兩個端面的振幅最大,應力最小,而相當于中間位置的節點振幅為零,應力最大。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,所以固定位并不是一定為零振幅,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它部件隔離,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。
7、網紋
超聲波金屬焊接通常會在焊接位表面,底座表面設計網紋,網紋設計的目地在于防止金屬件的滑動,盡可能將能量傳遞到熔接位。網紋設計一般有方形、菱形、條形網紋。黃金手飾等金 屬包覆焊頭與底座根椐要求不能設計紋路,網紋的大小與深淺根據具體的焊接材料要求來確定。
8、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。
9、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好(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,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,因為硬度和韌性似乎是天生對立的,這就要求我們選擇非常高要求的材料,我們選擇的優質鋼村料能夠比較好地解決這個矛盾,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處理工藝,加工工藝在前面已詳細描述過,后續處理包括熱處理及參數的修整,基于我公司選擇的材料,我們有獨創的熱處理工藝去保證;在每一個焊頭 制作完成后,單獨都要進行參數的測定及調整,以保證出品。

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