超聲波焊件設計要點

超聲波焊件結構設計要點

焊件設計必須為達到成功焊接提供三個主要關鍵先決條件：

1.最初接觸面較小。

　　為保證焊接界面（熔合面）發(fā)生變形（應變），要求焊接界面上初始接觸面較小，以確保整個表面受熱均勻，并很快達到熱塑性材料的熔融溫度。

確保合適對準。焊件設計以及有時焊點設計中應該設計有對準結構，以確保焊件的合適定位。一般通過定位銷、焊件預裝配或焊點設計，如舌榫焊點，進行焊件的對準。焊件也可以依靠焊頭和夾具對準，但這不是很好的方法。

2.能量轉換。

　　焊件設計應使焊件與焊頭接觸面積最大，從而使焊頭／焊件接觸面誘導產生的局部高應力最小，這也降低了焊件被劃傷的可能性。另外，焊件設計應使焊件與焊頭接觸面和焊接面之間的距離最小，并保證整個焊件都保持這個距離。必須注意的是要避免產生空隙，否則會阻礙超聲波振動直接向焊接面?zhèn)鞑ァ?/span>

3.焊件設計中首先考慮的是焊接距離（焊件／焊頭接觸面和焊接面之間的距離）

　　如果該距離小于127mm，稱為“近場焊接”，大于127mm，稱為“遠場焊接”。需要注意的是，若焊接距離小于焊接材料波長時，適合采用近場焊接。對于近場焊接，一般假設能量控制器的振幅與焊頭施加的振幅相似。相反，在遠場焊接中，確定焊接表面能量控制器所經受的振幅時，必須考慮波在焊件內的傳播。在可能的情況下，最好將焊件設計為采用近場焊接，以減少焊件劃痕、能量損耗、焊件變形和設備超載等問題。如不可能設計為近場焊接，要慎重選擇焊件的尺寸，以確保焊點面上的振幅最大。這一般意味著焊件的長度應大約為半個或整個波長。

4.焊件設計需要考慮的另一個主要因素是超聲波振動在焊件中產生“共振”模式的可能性。當焊件產生與焊接頻率一致或接近，或次諧波頻率下的自然共振模式時，可能造成焊件的破壞。即使使用FEA技術也很難預測這些模式，采用T面的系統(tǒng)方法有助于解決這些問題。