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超声波焊头设计与制作要点
超声波模具/焊头设计是一个十分复杂的工作，必需依据产品来进行定制的设计，需要根据模具材料，尺寸以及机器频率，声学原理等因素做全面综合的考虑。设计的理念是在设计过程中充分收集客户心声进行针对性的设计；并且预先考虑生产过程可能出现的偏差，保证最终产品的质量分布在合理的水平内。
塑料超声波焊接的振幅特点：
塑料在超声波焊接时首要选择的工艺参数即为声学系统输出机械振幅。从塑料升温角度来看,由于其物理性质不同,塑料随焊接振幅的发热率和温升率不同，因而每种材料都有一达到熔化的最小振幅。如果振幅不够, 塑料很难达到使之熔融的温度。同时塑料的焊接强度与振幅也密切相关,所以对特定的塑料来讲存在一个最合适的振幅范围。所以欲保证焊接的成功进行,焊头振幅就必需随焊件材料种类而调整。另外焊接形式不同所需振幅也不同,如嵌插和铆焊所需振幅较大,而平面焊所需振幅较小。即超声波焊头输出振幅要随焊件的种类和焊接形式而调整。
超声波焊头设计要求：
超声波塑料焊机在工作时要求发生器和声学系统频率吻合,同时组成声学系统的换能器、 变幅杆和焊头也应处于谐振状态,从而保证焊机有最大效率的声能输出。
对干超声波塑料焊机而言,焊头设计应满足以下三个条件:
1）工况所需振幅;
2)工作时内部应力小于材料弹性极限;
3)系统频率吻合。
一般地讲,焊头设计包括两大部分: （1）选择焊头材料; （2）以与系统匹配的频率为基准进行结构尺寸设计。
评判超声波焊头优劣的几个专业参数：
1、 超声波焊头振幅参数
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 每一间公司选择的换能器不同，超声波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。贵公司如果选用的是不同公司品牌的焊接机，最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、 超声波焊头频率参数
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、变幅杆、和焊头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，如一般设定为±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、 超声波焊头节点
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，两个端面的振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。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它部件隔离，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。
超声波焊头根据模具材料分为三种：
1、 铝镁合金模具，用于振动系统（变幅杆）及焊头的制造，该材料具有极高的机械屈服强度，硬度高， 热传导性强，是理想的超声波模具制造材料；但铝制本事不耐磨，适合一般焊接要求
2、 钛合金模具： 用于连续发振的机种，轫性较高，热传导佳，硬度高，成本比镁铝合金高，但是较镁铝合金模具耐用耐磨。
3、 进口硬质合金钢模具：进口合金料，硬度极高，用于连续焊接或是要求耐磨性超高焊接，热传导低，对超音波机械损耗高，因为耐磨，使用成本低，但制作工艺比较复杂 。
超声波焊头设计是超声波塑料焊接机应用的必经环节。焊头设计合理与否决定了焊机能否成功应用。超声波焊头设计不仅要考虑其应力条件、振幅条件,更重要的是其频率条件焊头的结构尺寸影响了整个声学系统的频率特性,通过对其进行修正，可以使换能器、变幅杆和焊头达到较佳匹配状态。
