超聲波模具設(shè)計需要注意哪些方面

超聲波模具的設(shè)計和生產(chǎn)一定是非常的簡單。千萬不要被誤導(dǎo)，當(dāng)使用一個加工不當(dāng)或是未經(jīng)過調(diào)諧的焊頭，將給你的生產(chǎn)帶來昂貴的損失——它會破壞焊接效果，甚至更嚴(yán)重的會直接導(dǎo)致?lián)Q能器或發(fā)生器的損壞。因此超聲波模具的設(shè)計絕不像它的外形那樣簡單，相反需要很多的專業(yè)知識和技能——如何保證焊頭能夠經(jīng)濟(jì)的工作？如何保證焊頭能夠?qū)Q能器轉(zhuǎn)換的機(jī)械振動能有效地傳遞到工件上，我們需要將每一個環(huán)節(jié)都考慮得非常充分。

總的來說，超聲波模具設(shè)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(yīng)盡量保持一個對稱設(shè)計，以避免聲波傳遞的不對稱性導(dǎo)致的不均衡應(yīng)力及橫向振動，不均衡振動能導(dǎo)致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲波焊接應(yīng)用于不同行業(yè)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(shù)

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

3、 超聲波模具振動節(jié)點(diǎn)

焊頭、變幅桿均被設(shè)計為一個工作頻率的半波長諧振體，在工作狀態(tài)下，兩個端面的振幅大，應(yīng)力小，而相當(dāng)于中間位置的節(jié)點(diǎn)振幅為零，應(yīng)力大。節(jié)點(diǎn)位置一般設(shè)計為固定位，但通常的固定位設(shè)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(jìn)行屏蔽，能量損失在設(shè)計振幅參數(shù)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(guān)鍵參數(shù)，相當(dāng)于鉻鐵的溫度，溫度達(dá)不到就會熔接不上，溫度過高就會使原材料燒焦或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)破壞而強(qiáng)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(jīng)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(guān)，形狀來說如指數(shù)型變幅、函數(shù)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(shù)的穩(wěn)定。

5、超聲波模具使用壽命

一只焊頭的使用壽命關(guān)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(jī)械損耗小）好的特點(diǎn)，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(chǎn)品效果的主要原因之一，模具完成的過程是復(fù)雜的。所以不僅是模具工程師設(shè)計務(wù)必慎重選擇材質(zhì)，亦需了解本身產(chǎn)品要求該使用何種材質(zhì)，避免因疏忽而影響其時效與品質(zhì)。

綜上所述，超聲波模具設(shè)計包括超聲波模具振幅，超聲波模具模具頻率參數(shù)，超聲波模具振動節(jié)點(diǎn)，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/