超声波焊接机焊头材质介绍

2021-04-12 15:26

超声波焊接机焊头是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。与变幅杆一样，焊头也是调谐装置，在大部分应用中也提供机械放大，焊头的长度必须是超声波在其制造材质中的半波长或半波长的整数倍。这保证焊头端部有足够的振幅实现焊接。振幅一般为 30－120μm。待焊零件和接头设计决定焊的尺寸和式样。焊头的形状至关重要，因为焊头的轴向膨胀和收缩产生的应力会在高振幅情况下造成开裂。在某些应用中，焊头加工有多个轴向狭槽。这是为了确保最大振幅位于纵向。焊头端部将超声能量传给待焊零件。端部应专门设计以匹配零件来确保焊头和零件之间实现最大能量传递。通常焊头端部做成匹配零件轮廓的型材。

材料是保证超声波焊头寿命与焊接产品效果的主要原因之一，超声波焊头完成的过程是复杂的。所以超声波模具工程师设计过程中不仅要务必慎重选择材质，亦需了解本身产品要求该使用何种材质，避免因疏忽而影响焊头的时效与品质。

常用的超声波焊接机焊头材质如下：
约75%的超声波焊头是由钛制成，约15%由铝制成，其它焊头由 HＲC54-56 的淬硬钢制成。钛质轻、硬度适当、韧性好、声学性能优是理想材料，常用于小焊头，钛还可涂硬质合金用于高磨损场合。但是其价格昂贵，难以机加工。铝质轻、容易加工、声学性能好、成本低，用于制作大零件焊接时的大焊头和原型焊头或需复杂加工的焊头。铝焊头由于表面硬度低、容易磨损、疲劳性能差，不适合于长期生产应用，常用于小批量应用。为防止产生压痕和减少磨损，铝必须镀镍或铬。在需耐冲击或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金属嵌件时，需用钢焊头。钢焊头疲劳强度低，只用于低振幅场合。复杂零件、特型的或大尺寸零件通常需要复合式焊头( 子母焊头) ，这时基底焊头采用铝质，钛或钢次级焊头与基底焊头相连并引导能量。

超声波焊头具体材质介绍：
一、铝合金（7075、2024、6061-T651）：
7075：一般使用于振动系统及HORN制造，硬度高、热传导性强、韧性佳。
2024：一般使用于HORN制造，韧性佳、热传导性强、硬度适中，用于一般熔接塑胶制品。
6061：一般使用于底模制造或较低出力之HORN，韧性佳、硬度比2024次之。
二、SCM8：一般用于埋植螺丝、金属镶入，韧性好、硬度高、热传导较2024次之。
三、钛合金：一般用于连续发振时机，韧性好，热传导佳，硬度高，而成本昂贵。
底模治具材质：
一、铝合金、铝钛合金：通用于金属或塑胶制品。
二、45C中碳钢：适用于PVC盒、泡壳等齿形成形治具及其他较硬之金属或非金属，如塑钢、PBT等。
三、SS41铁材：适用一般性金属制品或较硬之非金属。

采购超声波焊头时，材质是一个主要的因素，用户还需要综合考虑以下各项因素：
１、产品的要求：决定超声波焊头的使用寿命，磨损率，因而决定采用何种金属。
２、产品的形状：采用何种熔接工艺，设定焊头的大小，压力传达区，产品在熔合时可能产生的变形，需要多大功率和何种功能。是否可以一次熔接完成工作。
３、产品的塑料性质：决定焊头的工作振幅，哪一件工作应接受超声能量，导能线的形式，位置，大小。在不同的塑料组合时，应怎样设计接触位。