超声波模具振幅设计

2018-06-05 17:48:16 0


是超声波技术中最具有技术深度的一个方面。即使已经拥有几年的设计和开发经验,我们还是坚信只有通过严格的测试和质量控制才能生产出最好的焊头。我们的工程师将焊头的声学特性和机械特性完美的结合起来,设计出最符合客户需要的产品,很关键的一个参数,的振幅参数也实践中非常重要!

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模具的振幅参数 设计:振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数,相当于铬铁的温度,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。因其选择的换能器不同,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—20μm,而工作振幅一般为30μm左右,变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状,前后面积比等因素有关,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。如选用的是不同的焊机,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。

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模具频率参数设计:超声波焊接机都有一个中心频率,例如20KHz、40 KHz等,焊接机的工作频率主要由换能器(Transducer)、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,以达到一致,使焊头工作在谐振状态,每一个部份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±0.5 KHz,在此范围内焊接机基本都能正常工作.其制作每一个焊头时,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0.1 KHZ,如 20KHz 焊头,焊头的频率会控制在19.90—20.10 KHz,误差为5‰。

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模具振动节点 设计: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部分的能量损失,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,能量损失在设计模具振幅参数时予以考虑。

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模具加工精度设计:因为工作于高频振动情况下,应尽量保持一个对称设计,以避免声波传递的不对称性导致的不均衡应力及横向振动(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,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。

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10多年的销售、调机和焊接经验,熟悉各家设备的特性和各种塑料的焊接、铆接特性,准确设计模具震幅;常规试焊模具多,可以为客户提供试焊实验,给出准确的焊接结果。

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关于频率:各家设备的换能器、变幅杆频率存在误差,调谐的范围一般在-0.6+0.1khz以内,故我们在客户没有指定频率的情况下,均按照标准频率减0.25KHZ制作,譬如15KHZ模具我们做出的频率是14.75khz,20KHZ的频率做出的频率是19.75KHZ,这样任何厂家的设备上均能使用;我们保证多次制作的模具均在极小的误差值,让更换模具可以不需要重新调谐设备频率或仅作一点点微调!

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震     幅:0.77um  0.56um  0.40um   0.35um  0.30um  0.25um(依次对应上一项的频率)

关于震幅:由于各家的设备性能参差不齐,有好有歹,我们会根据客户使用设备的性能和焊接产品的材质做出合适的震幅;

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铭扬超声波设备有限公司是一家专业研发、制造、销售超声波设备/设计/超音波模具合作企业。为了提高品质自购CNC电脑雕刻机5台,同时缩短制模时间周期的在较短的时间内完成焊头的设计及制作。现除大规模生产各种标准规格及制作相应的焊头外,公司设有焊头(HORN)设计制作车间,有从事焊头制作多年的师傅多名。根据不同形状、不同要求,采用美国原装进口铝合金材料,外观精美、耐用、深受客户的一致好评。


文章转自铭扬超声波官网


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