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超声波模具的振幅

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发表时间:2018-11-10 22:20网址:https://www.chaoshengbohanjieji.com

  超声波模具的振幅是超声波焊接应用中的重要参数,只有足够强的超声波振幅并且分布均匀才能达到理想中的焊接要求。

         超声波模具振幅的设计,主要考虑因素是加工塑料材质熔接难易度,应用的需要性及焊头寿命性。原则上愈难熔接的塑料材质或许会需高振幅的应用,其焊头振幅设计要的要求即会愈大,但亦要考虑超声波模具材质的耐交变应力强度;反之,愈容易熔接的塑料材质或许不需设计高振幅应用,其焊头振幅设计即不需太大,以避免因此造成超声波模具易破坏、寿命性减低。

超声波振幅示意.png

   上述所谓材质熔接难易度,简单判断的基准就是塑料材质的熔点,一般熔点愈高即表示此材质熔接难度愈高,反之,塑料材质的熔点愈低即表示此材质愈容易熔接;塑料材料除本身材质外其添加物亦是要予以特别注意考虑,通常添加物多会影响超声波熔接

超声波振幅微米.jpg

   超声波模具振幅量测的方法

A、机械式量表〈1/1000MM探针式量表〉

     量测时将超声波模具锁固于HORN CHECK,或机台振动部组上,先将系统调至最佳谐振点;将探针座确实固定,探针与超声波模具成垂直接触,然后CHECK超声波系统,从量表的指针移动数据即可知超声波振幅量的大小。此种量测方法误差较大,唯振幅数据仍可供制作参考,由于量测方法简便适合于制程中量测振幅。

B、光纤测距仪〈FOTONIC SENSOR〉

     需配合示波器,量测时将超声波模具锁固于HORN CHECK,或机台振动部组上,将系统调至最佳谐振点;然后将光纤探头确实固定,使探头与焊头成垂直接触,然后CHECK 超声波系统,将测距仪的指针移动数据,导入计算公式经换算,即求得超声波振幅量的大小。此种量测方法误差较小,适合精密量测振幅或振幅量太小的焊头振幅量测,故此种量测手段多用于设计开发时量测振幅。

         超声波模具振幅均匀度会影响焊头的寿命,及超声波加工质量,从计算机辅助设计有限元素分析发现,当超声波焊头的振幅不均匀时,其超声波焊头的内交变应力会集中,且会因有斜振动或斜摆振动而产生内交变应力,此时超声波模具斜振动的位置如是在沟槽接近小端处,即可能会造成该处破裂。超声波模具振幅不均在加工时需耗较长的熔接时间,且熔接强度是不一致,更甚者会造成加工物的破坏。

     超声波模具的几何型体如果是完整对称时,且焊头宽度尺寸未超过2/3λ时,从目前计算机辅助有限元素分析的经验得知,超声波焊头都可从设计上调整,使超声波模具压着面(作用端)振幅均匀。也就是说除因加工件需不规则成型的超声波外,绝大多数的超声波模具都是可设计到压着端振幅均匀。

    从有限元素分析过程中发现当超声波焊头振幅越均匀时,其内交变应力也会因此均匀分布,交变应力之相对质会变小,焊头的整体振态呈绝佳谐振状态,同理可知熔接能力也会相对变得更好。从有限元素分析过程中发现,超声波模具的设计最重要的,就是要焊头振幅均匀,因为超声波模具振幅均匀时,就是超声波模具振态最好的状态。


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