关于超声波模具的一些专业小知识

            超声波模具是超声波技术中具有技术深度的一个方面。即使已经拥有几年的设计和开发经验，我们还是坚信只有通过严格的测试和质量控制才能生产出好的焊头。我们的模具设计师将焊头的声学特性和机械特性完美的结合起来，设计出符合客户需要的产品。 我们生产的每一套焊头和模具，不管是标准产品还是根据客户要求定制的，都是用很好的材料制成的同时经过反复的测试。焊头的外形、强度以及音频等各种参数经过多次试验，能符合最为严格的标准，焊头和模具达到契合的匹配。  

                   可能有人经常会有这样的想法：超声波模具的设计和生产一定是非常的简单。千万不要被误导，当使用一个加工不当或是未经过调谐的焊头，将给你的生产带来昂贵的损失，它会破坏焊接效果，甚至更严重的会直接导致换能器或发生器的损坏,因此超声波模具的设计绝不像它的外形那样简单，相反需要很多的专业知识和技能。

        如何保证焊头能够最经济的工作？为了保证焊头能够将换能器转换的机械振动能有效地传递到工件上，形成持续稳定的焊接，我们的模具设计师将每一个环节都考虑得非常充分。

1、模具的振幅参数：

振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一家公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10-20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。

2、模具频率参数：

任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40 KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围，一般设定为0.5 KHz，在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时，都会对谐振频率作调整，要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1 KHZ，如20KHz 焊头，我们焊头的频率会控制在19.90-20.10 KHz，误差为5%。  

3、振动节点焊头、变幅杆：

均被设计为一个工作频率的半波长谐振体，在工作状态下，两个端面的振幅大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力大。节点位置一般设计为固定位，但通常的固定位设计时厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，对于叫声通常用橡胶圈同其他部件隔离，或采用隔声材料进行屏蔽，能量损失在设计振幅参数时予以考虑。

4、超声波焊头加工精度：

因为工作于高频振动情况下，应尽量保持一个对称设计，以避免声波传递的不对称性导致的不均衡应力及横向振动（我们所用于焊接的焊头利用的是超声波振动的纵向传递，对于整个谐振系统而言），不均衡振动能导致焊头发热及断裂。超声波焊接应用于不同行业对加工精度要求是不同的，对于特别薄的工件如锂离子电池极片与极耳的焊接、金箔等的包覆等对加工精度的要求非常高，我们所有的加工设备均采用数控设备（如加工中心等），这样才能保证加工出来的精度符合要求。

5、影响模具使用寿命因素：

一、焊头材料；

二、工艺材料方面：超声波焊接要求金属材料有柔顺性好（声波传递过程中机械损耗小）好的特点，所以最常用的材料为铝合金及钛合金, 材料是保证超声波模具寿命于熔接产品效果的主要原因之一，模具完成的过程是复杂的。所以不仅是模具工程师设计务必慎重选择材质，亦需了解本身产品要求该使用何种材质，避免因疏忽而影响其时效与质量。

   清大超声是一家专注于超声波工业研发与应用的公司。经过十多年的研发积累，开发出数字化的超声波发生器，性能与质量达到欧美同类品牌标准。

  现已形成超声波塑料焊接、超声波金属焊接、超声波生化、超声波切割、超声波研磨、超声波清洗，超声波模具等多行业应用的超声波工业生产设备及产品线。

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