影響超聲波焊接機正常工作的幾個因素
超聲波焊接機按照自動化水平可以分為自動焊接機、半自動超聲波焊接機、手動焊接機，對于現(xiàn)代化企業(yè)來講，自動化水平越高越有利于企業(yè)流水線生產(chǎn)，所以自動焊接機的使用是企業(yè)未來的一個趨勢。
但超聲波焊接機不正常工作也并不是隨機的，下落我們來談談幾個影響因素：
1、聚合物結(jié)構
非結(jié)晶聚合物分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動的溫度（Tg玻璃化溫度）。這類樹脂通常能有效傳輸超音速振動并在相當廣泛的壓力/振幅范圍內(nèi)實現(xiàn)良好的焊接。
半結(jié)晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點（Tm熔化溫度）和再度凝固點。固態(tài)的結(jié)晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機械振動。所以此類聚合物是不易于將超聲波振動能量 傳至壓合面，幫要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化熱度）才能把半結(jié)晶型的結(jié)構打斷從而使材料從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，這也決定了這類材料熔點的明顯性，熔化的材料一旦離開 熱源，溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊性（例如：高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設備）才能取得超聲波焊接的成功。說起熱塑塑料的可焊接力，不能不說到超音波壓合對各種樹脂的要求。其最主要的因素包括聚合物結(jié)構，熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學結(jié)構。
2、熔化溫度
聚合物的熔點越高，其焊接所需的超音波能量越多。
3、硬度（彈力系數(shù)）
材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的?？偟恼f來，愈硬的材料其傳導力愈強。
4、振幅參數(shù)
振幅對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數(shù)，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?qū)е陆Y(jié)構破壞而強度變差。因為每一間公司選擇的換能器不 同，換能器輸出的振幅都有所不同，經(jīng)過適配不同變比的變幅桿及焊頭，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為10-20μm，而工作振幅一般為30μm左右，變幅桿及焊 頭的變比同變幅桿及焊頭的形狀，前后面積比等因素有關，形狀來說如指數(shù)型變幅、函數(shù)型變幅、階梯型變幅等，對變比影響很大，前后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(shù)的穩(wěn)定。
5、頻率參數(shù)
任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如20KHz、40 KHz等，焊接機的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿（Booster）、和焊頭（Horn）的機械共振頻率所決定，發(fā) 生器的頻率根據(jù)機械共振頻率調(diào)整，以達到一致，使焊頭工作在諧振狀態(tài)，每一個部份都設計成一個半波長的諧振體。發(fā)生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍，如一般設定為±0.5 KHz ，在此范圍內(nèi)焊接機基本都能正常工作.我們公司制作每一個焊頭時，都會對諧振頻率作調(diào)整，要求做到諧振頻率與設計頻率誤差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊頭，我們焊頭的頻率會控制在 19.90-20.10 KHz，誤差為5‰。
6、節(jié)點
焊頭、變幅桿均被設計為一個工作頻率的半波長諧振體，在工作狀態(tài)下，兩個端面的振幅最大，應力最小，而相當于中間位置的節(jié)點振幅為零，應力最大。節(jié)點位置一般設計為固定位， 但通常的固定位設計時厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定為零振幅，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它部件隔離，或采用隔聲 材料進行屏蔽，能量損失在設計振幅參數(shù)時予以考慮。
7、網(wǎng)紋
超聲波金屬焊接通常會在焊接位表面，底座表面設計網(wǎng)紋，網(wǎng)紋設計的目地在于防止金屬件的滑動，盡可能將能量傳遞到熔接位。網(wǎng)紋設計一般有方形、菱形、條形網(wǎng)紋。黃金手飾等金 屬包覆焊頭與底座根椐要求不能設計紋路，網(wǎng)紋的大小與深淺根據(jù)具體的焊接材料要求來確定。
8、加工精度
超聲波焊頭因為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(tǒng)而言），不均衡振動能導致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲波焊接應用于不同行業(yè)對加工精度要求是不同的，對于特別薄的工件如鋰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(shù)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。
9、使用壽命
一只焊頭的使用壽命關鍵決定于兩個方面：一、材料，二、工藝材料方面：超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好（聲波傳遞過程中機械損耗小）好的特點，所以最常用的材料為鋁合金及鈦合金，但超聲波金屬焊接要求焊頭耐磨損（要求較高的硬度） ，使材料的選擇變得比較困難，因為硬度和韌性似乎是天生對立的，這就要求我們選擇非常高要求的材料，我們選擇的優(yōu)質(zhì)鋼村料能夠比較好地解決這個矛盾，使焊頭的有效壽命盡量地提高 。
工藝方面:包括有加工工藝及后續(xù)處理工藝，加工工藝在前面已詳細描述過，后續(xù)處理包括熱處理及參數(shù)的修整，基于我公司選擇的材料，我們有獨創(chuàng)的熱處理工藝去保證；在每一個焊頭 制作完成后，單獨都要進行參數(shù)的測定及調(diào)整，以保證出品。
蘇州凱爾博超聲波
