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超聲波模具設計與制造
作者:管理员    发布于:2019-01-05 02:17:25    文字:【】【】【

能有人經常會有這樣的想法:超聲波模具的設計和生産一定是非常的簡單。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,將給你的生産帶來昂貴的損失,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。

如何保證焊頭能夠最經濟的工作?爲了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,形成持續穩定的焊接,我們的工程師將每一個環節都考慮得非常充分。

超聲波模具是超聲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,永利会注册开户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。永利会注册开户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。 永利会注册开户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多次试验,能符合最为严格的标准,焊头和模具达到最完美的匹配。

1、模具的振幅參數:

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。因爲每一家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杆及焊頭,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爲10-20μm,而工作振幅一般爲30μm左右,變幅杆及焊頭的變比同變幅杆及焊頭的形狀,前後面積比等因素有關,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,前後面積比與總變比成正比。貴公司選用的是不同公司品牌的焊接機,最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。

2、模具頻率參數:

任何公司的超聲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,一般设定为0.5 KHz,在此范围内焊接机基本都能正常工作.永利会注册开户制作每一个焊头时,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,永利会注册开户焊头的频率会控制在19.90-20.10 KHz,误差为5%。  

3、振動節點焊頭、變幅杆:

均被設計爲一個工作頻率的半波長諧振體,在工作狀態下,兩個端面的振幅最大,應力最小,而相當于中間位置的節點振幅爲零,應力最大。節點位置一般設計爲固定位,但通常的固定位設計時厚度要大于3mm,或者是凹槽固定,所以固定位並不是一定爲零振幅,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他部件隔離,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、超聲波焊頭加工精度:

因爲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(我們所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動的縱向傳遞,對于整個諧振系統而言),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锂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,我們所有的加工設備均采用數控設備(如加工中心等),這樣才能保證加工出來的精度符合要求。

5、影響模具使用壽命因素:

一、焊頭材料;

二、工艺材料方面:超聲波焊接要求金属材料有柔顺性好(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, 材料是保证超聲波模具寿命于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,避免因疏忽而影响其时效与质量。

將目前各種材料的特性略述如下:

一、鋁鎂合金(7075-T651,2024-T651,6061-T651) 1、7075T651:使用于振动系统及Horn制造,该材料具有极高的机械屈服强度,硬度高,超聲波热传导性强,是理想的超聲波模具制造材料;

1. 2024T651:一般使用與HORN制造,轫性佳,熱傳導性強,硬度適中,用于一般塑料制品。

2. 6061T651:使用于較低出力之HORN制造,轫性佳,質較軟。

二、 钛合金:用于連續發振的機種,轫性較高,熱傳導佳,硬度高,而成本昂貴。

三、 國産硬質鋁合金:國産料,用于普通鋁材加工,熱傳導低,對超音波機械損耗高,成本低。

解析:

永利会注册开户欲求产品达到水、气密的功能时,定位与超音波导熔线是成败的重要关键,所以在产品设计时的考虑,如:定位、材质、肉厚,与超音波导熔线的对应比例有绝对的关系。在一般水、气密的要求,导熔线高度应在0.5~0.8m/m 之范围(视产品肉厚而定),如低于0.5m/m以下,要达到水气密的功能,除非定位设定要非常标准,而且肉厚有5 m/m 以上,否则效果不佳。一般要求水气密的产品其定位与超音波导熔线的方式如下:

以上三種爲水氣密超聲波導熔線設計法。

生産一套超聲波模具,要考慮以下各項因素:

1、 产品的要求: 决定超聲波模具的使用寿命,磨损率,因而决定采用何种金属。

2、 产品的形状: 采用何种熔接工艺,设定超聲波模具的大小,压力传达区,产品在熔合时可能产生的变形,需要多大功率和何种功能。是否可以一次熔接 完成工作。

3、 产品的塑料性质:决定模具的工作震幅,那一件工作应接受超声能量,导能线的形式,位置,大小。在不同的塑料组合时,应怎样设计接触位?

4、 优质的售后服务 

成功的熔接,取決于下列因素:

1) 产 品 形 状:不同的形状,壁厚,塑胶材料,决定了所需要的超聲波熔接机功率大小和特质。

2) 接口位的设计:一般均由超聲波机供应商提供建议。要达到最佳效果,须依据不同的熔接要求,壁厚,塑料,而采用专业的设计,尤其是在注塑模开拓阶段至为重要。注塑模在多次改动后必令注塑模的寿命降低和产生变形和毛刺,损失不菲。优秀的供应商 可预见塑件熔接时出现的困难和解决方法。能提供优良的设计可助你得到最佳效果,节省了更改注塑模的时间和相关的费用。

3)优质的超聲波熔接机:(工欲善其事 必先利其器)优质的机器 表示该机已经设计成熟,性能稳定和耐用,有标准化的零件和多年后仍可补充优质的零件。

4) 能充分发挥熔接效益的模具:优良模具能提升熔接效益,以小机器做大事情。反之可令设备损坏引致经济损失。 永利会注册开户的工程人员会将一切问题考虑的完美,为你提供优质高效的产品

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