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超声波模具的使用寿命

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发表时间:2021-07-08 18:28

超声波模具的使用寿命关键决定于三个方面:

a、超声波模具材料,

b、机械加工工艺 

c、模具结构设计(不恰当的形状设计会导致声波传输应力集中,严重的会造成超声波模具破裂)


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1、材料方面:超声波模具要求金属材料有柔顺性好(声波传递过程中机械损耗小)的特点,所以最常用的材料为铝合金及钛合金,


超声波模具材料是保证超声波模具寿命于熔接产品效果的主要原因之一,超声波模具完成的过程是复杂的。所以不仅是超声波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品质。


现将目前各种材料的特性略述如下:


A、铝镁合金(7075-T651,2024-T651,6061-T651)

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, 热传导性强,是理想的超声波模具制造材料;

2024T651:一般使用HORN制造,轫性佳,热传导性强,硬度适中,用于一般塑胶制品;

6061T651:使用于较低出力之超声波焊头制造,轫性佳,质较软;


B、钛合金: 用于连续发振的机种,轫性较高,热传导佳,硬度高,而成本昂贵。


C、国产硬质铝合金:国产料,用于普通铝材加工,热传导低,对超声波机械损耗高,成本低。


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2、超声皮模具加工工艺:

超声波模具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(我们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,我们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。


模具车间


3、超声波模具的设计:

超声波模具设计是一个十分复杂的工作,需要根据模具材料,尺寸以及机器频率,声学原理等因素综合考虑。你所提到的模具是因为焊接部位对然不宽但是比较长,因此模具的宽度已经超过了声波在材料中的1/2波长,因此需要开两根槽来保证模具出力均匀,这主要是根据声学原理来考量。一个好的模具是焊接稳定的最重要前提,如果模具设计不好会导致一些列焊接问题,如焊接不均匀,模具发热,噪音,甚至开裂等等!


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