超声波模具的设计与制作超声波模具的设计与制作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，都是用最好的材料制成的，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屡次试验，能符合最为严 格的标准，焊头和模具到达最完美的匹配。一.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，相当于辂铁的 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，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10-20 Um,而工作振幅一般 为30 Un左右，变幅杆及焊头的 变比同变幅杆及焊头的形状、前后 而积比等因素有关。
以形状来说，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。假设贵 公司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。二.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、40KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器 仃ransducer 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，以到达一致，使焊头工作 在 谐振状态，每一个局部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，如一般设定为土 0.5KHz,在此范围内，焊接机基木都能正常工作。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0.1KHZ,如，20KHz焊头，我们焊头的频率会控制在 19.9020.lOKHz,误差为 5。。三 .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局部的能量损失，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。四加工精度超声波焊头，因为工作于高频振动情况下，应尽量保持一个对称 设 计，以防止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。五模具使用寿命一只焊头的使用寿命，关键决定于两个方面 一、材料，二、工 艺。材料方面超声波焊接要求金属材料有柔顺性 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与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，防止因疏忽而影 响其时效与品 质。现将目前各种材料的特性略述如下 某公司均采用世界名牌美国 ALC01公司产品，该公司的7075T651铝材到达美国铝业行业协会 标准 1.铝镁合金 7075T651,2024T651,6061T651D7075T651使用于振动系统及焊头制造，该材料具有极高的 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；2 2024T651 一般使用与焊头制造，韧性佳，热传导性强，硬 适中，用于一般塑胶制品；3 6061T651使用于较低出力之焊头制造，韧性佳，质较软。2.钛合金用于连续发振的机种，韧性较高，热传导佳，硬度高，而成木昂3.国产硬质铝合金国产料，用于普通铝材加工，热传导低，对超音波机械损耗高，AAA机械度贵。本低