超聲波模具設計需要注意哪些方面

超聲波模具設計需要注意哪些方面

超聲波模具的設計和生產一定是非常的簡單。千萬不要被誤導，當使用一個加工不當或是未經過調諧的焊頭，將給你的生產帶來昂貴的損失——它會破壞焊接效果，甚至更嚴重的會直接導致換能器或發生器的損壞。因此超聲波模具的設計絕不像它的外形那樣簡單，相反需要很多的專業知識和技能——如何保證焊頭能夠經濟的工作？如何保證焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能有效地傳遞到工件上，我們需要將每一個環節都考慮得非常充分。

總的來說，超聲波模具設計主要包括以下五個方面：

1、超聲波模具加工精度

超聲波焊頭因為工作于高頻振動情況下，應盡量保持一個對稱設計，以避免聲波傳遞的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動，不均衡振動能導致焊頭發熱及斷裂。超聲波焊接應用于不同行業對加工精度要求是不同的，對于特別薄的工件如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的要求非常高。

2、 超聲波模具模具頻率參數

任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如20KHz、40 KHz等，焊接機的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿（Booster）、和焊頭（Horn）的機械共振頻率所決定，發生器的頻率根據機械共振頻率調整，以達到一致，使焊頭工作在諧振狀態，每一個部份都設計成一個半波長的諧振體。

3、 超聲波模具振動節點

焊頭、變幅桿均被設計為一個工作頻率的半波長諧振體，在工作狀態下，兩個端面的振幅大，應力小，而相當于中間位置的節點振幅為零，應力大。節點位置一般設計為固定位，但通常的固定位設計時厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定為零振幅，這樣就會引致一些叫聲和一部分的能量損失，對于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離，或采用隔聲材料進行屏蔽，能量損失在設計振幅參數時予以考慮。

4、超聲波模具振幅

振幅對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數，相當于鉻鐵的溫度，溫度達不到就會熔接不上，溫度過高就會使原材料燒焦或導致結構破壞而強度變差。因為每一間公司選擇的換能器不同，換能器輸出的振幅都有所不同，經過適配不同變比的變幅桿及焊頭，能夠校正焊頭的工作振幅以符合要求，通常換能器的輸出振幅為10—20μm，而工作振幅一般為30μm左右，變幅桿及焊頭的變比同變幅桿及焊頭的形狀，前后面積比等因素有關，形狀來說如指數型變幅、函數型變幅、階梯型變幅等，對變比影響很大，前后面積比與總變比成正比。簡單的方法是按已工作的焊頭的比例尺寸制作，能保證振幅參數的穩定。

5、超聲波模具使用壽命

一只焊頭的使用壽命關鍵決定于兩個方面：一、材料，二、工藝

材料方面：超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好（聲波傳遞過程中機械損耗小）好的特點，所以常用的材料為鋁合金及鈦合金。

材料是保證超聲波模具壽命于熔接產品效果的主要原因之一，模具完成的過程是復雜的。所以不僅是模具工程師設計務必慎重選擇材質，亦需了解本身產品要求該使用何種材質，避免因疏忽而影響其時效與品質。

綜上所述，超聲波模具設計包括超聲波模具振幅，超聲波模具模具頻率參數，超聲波模具振動節點，超聲波模具加工精度，超聲波模具使用壽命。更多資訊請訪問http://www.ger-sonic.com/