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超声波焊接机变幅杆材质对焊接强度的影响分析
超声波塑料焊接凭借其焊接速度快、焊接质量高的特点在塑料焊接领域中，特别是复杂曲面的塑料模具焊接中，得到了广泛的应用。
超声波焊接一般由超声波发生器、换能器、变幅杆、焊头及配套的夹具组成，其中变幅杆在超声波焊接加工中主要起到能量传递与放大的作用。超声波的原始振幅一般很小，通常只有几微米，而实际加工应用中所需要的振幅在几十到几百微米左右，所以通常需要通过变幅杆将其振幅放大，并且变幅杆还可以起到机械阻抗的作用，在换能器与负载之间进行阻抗匹配，使超声波能量更有效地从换能器向待焊接面传递。焊接加工中，变幅杆在换能器的高频振动下其每秒伸缩率能高达20000次，因而变幅杆在加工中承受着高频循环负载，加之材质的内阻尼因素，其负载节点处极易产生疲劳损坏与热损伤。对于变幅杆材质的要求主要是具有良好的声学性能以及在循环负载下的抗疲劳损坏性能，常用变幅杆材料有铝合金、低碳钢、不锈钢及钛合金，上述各材质均有其优点与不足，例如钛合金虽然强度高，声学性能好，但其价格较贵；铝合金密度低，声学性能良好，但易磨损和断裂；合金钢强度高、耐磨损，但声学性能则相对较差。
铝合金变幅杆在焊接加工中其节点处温升较高，因此铝合金的变幅杆不适合大批量、长时间的生产加工中，而比较适合于小批量，小部件的焊接。合金钢变幅杆相比铝合金变幅杆，其刚度和弹性模量更大，耐磨性更好，因而适合于大批量、长时间的加工环境中。在所有材质中钛合金变幅杆是最为理想的材料，但其价格昂贵，一般只用于关键部件的焊接中。
四种材质变幅杆中，铝合金变幅杆节点处温升最高，节点温度过高会降低变幅杆的谐振频率，进而影响到焊接质量，这一类变幅杆不适用大批量、长时间的加工中。采用钛合金的变幅杆其节点温升最小，这是因为其内阻尼较小的原因，相比其它材质其在谐振频率下工作更为稳定。合金钢变幅杆中，低碳钢相比不锈钢其能承受的工作温度更高，焊接得到的焊缝强度也更高。ABS塑料样件超声波焊接得到的焊缝强度中，钛合金变幅杆焊接得到的焊缝强度最高，这是因为钛合金材质内阻尼较小，能量损失较小。低碳钢、铝合金和不锈钢变幅杆焊接焊缝强度依次次之。
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