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超聲波焊接產品設計三要素

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作者:李工來源:深圳超聲波焊接機網網址:http://www.apwanyu.cn

焊件設計

焊件設計必須為達到成功超聲波焊接提供三個主要關鍵先決條件。


●最初接觸面較小。為保證焊接界面(熔合面)發生變形(應變),要求焊接界面上初始接觸面較小,以確保整個表面受熱均勻,并很快達到熱塑性材料的熔融溫度。


●確保合適對準。焊件設計以及有時焊點設計中應該設計有對準結構,以確保焊件的合適定位。一般通過定位銷、焊件預裝配或焊點設計,如舌榫焊點,進行焊件的對準。焊件也可以依靠焊頭和夾具對準,但這不是很好的方法。


●能量轉換。焊件設計應使焊件與焊件接觸面積最大,從而使焊頭/焊件接觸面誘導產生的局部高應力最小,這也降低了焊件被劃傷的可能性。另外,焊件設計應使焊件與焊頭接觸面和焊接面之間的距離最小,并保證整個焊年都保持這個距離。必須注意的是要避免產生空隙,否則會阻礙超聲波振動直接向焊接面傳播。


焊件設計中首先考慮的是焊接距離(焊件/焊頭接觸面和焊接面之間的距離)。如果該距離小于6mm,稱為“近場焊接”,大于6mm,稱為遠場焊接”。需要注意的是,若焊接距離小于焊接材料波長時,適合采用近場焊接。對于近場焊接,一般假設能量控制器的振幅與焊頭施加的振幅相似。相反,在遠場焊接中,確定焊接表面能量控制器所經受的振幅時,必須考慮波在焊件內的傳播。在可能的情況下,最好將焊件設計為采用近場焊接,以減少焊件劃痕、能量損耗、焊件變形和設備超載等問題。如不可能設計為近場焊接,要慎重選擇焊件的尺寸,以確保焊點面上的振幅最大。如Mengespotente[8]所認為,這一般意味著焊件的長度應大約為半個或整個波長。


焊接設計需要考慮的另一個主要因素是超聲波振動在焊件中產生“共振”模式的可能性。當焊件產生與焊接頻率一致或接近,或次諧波頻率下的自然共振模式時,可能造成焊件的破壞。即使使用FEA技術也很難預測這些模式[11],采用下面的系統方法有助于解決這些問題。


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