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焊头在超声波焊接中起着关键作用

更新时间:2019-07-25 10:06:12点击次数:306次字号:T|T

焊头在超声波焊接中起着关键作用


但焊头究竟是怎样一种“工具”,它的作用是什么?让我们一一介绍

焊头是将振动有效传递到塑料焊接部位的工具。它有以下功能:

l  传递振动能量

l  传递压力

l  传递振幅

提供与产品外形一致的形状,同时因为塑料有延展性,所以能够一定程度的贴合产品。

焊头的设计和制造必须非常小心,因为只有好的焊头才能保证良好的焊接结果。如果焊头设计不良(振幅设计、振型不合理),制造不良(材料选择,修频不合适),可能会导致焊头断裂失效。

不同尺寸的焊头

焊头材料选择和限制

通常,用三种不同材料来制造焊头,每种材料都有其特有的性能。要根据使用要求和预期进行选择。

l  铝合金:用于软模验证工艺阶段或者小批量生产阶段,不能承受机械应力。或用于重量和成本是重要考量因素的大型焊头。这是一种最常用的材料,具有良好机械性能(硬度和超声传播速度)和经济性。

l  钛合金:用于产品的小、中、大批量生产阶段,具有优异的声学性能,能够承受最大机械应力是铝合金的3倍,有相对优异的耐磨性能。同时,通过在焊头表面进行特定的表面处理能够大大增加其耐磨性。常常用于含有玻璃纤维塑料的焊接。

l  合金钢:用于无法适用铝合金和钛合金的塑料部件焊接,其具有高硬度和最高耐磨性,一般使用前要经过硬化处理。这种材料常常用于超声波金属螺丝镶嵌的应用中。

为了获得最佳的焊接效果,建议不要使用大型超声波焊头。因为大型焊头的振动表面振幅输出无法严格一致,所以焊接大型产品时,建议使用子母焊头或者多个单独焊头组合焊接。焊头使用时还应注意以下几点:

l  铝合金焊头振幅输出≤60μm

l  钛合金焊头,对于简单的圆形焊头,最大输出振幅90-120μm

l  对于大型焊头,焊头端面增加沟槽有助于振幅输出更均匀,同时最大输出振幅≤60μm

l  对于大型子母焊头,母焊头振幅输出≤40μm

l  需要避免锋利的边缘。所有焊头边缘必须是倒圆角,以避�破损;

l  必须使用适当的工具组装焊头。

焊头的类型和特点

l  焊头有不同类型,以适合不同的应用需求。例如:一个小的、高增益(高振幅输出)圆形焊头用来焊接小的矩形零件;大的矩形焊头输出小振幅,用来焊接大型零件。最常见的几种类型如下:

l  台阶型焊头(Stepped Horn):焊头两端具有不同的截面,两段截面在焊头节点位置通过?***伞Lń仔秃竿芬蛭诮诘闫矫娼孛嫱蝗槐浠跃哂懈咴鲆娲笳穹涑觯被涤ασ步洗蟆8美嗪竿肥视糜诔ê附印⒚印⑼崖涞裙獭?/span>

l  指数型焊头( Exponential Horn):焊头外形按照指数公式变化。横截面逐渐过渡,将内部应力分布在较长区域,以减少峰值应力。因此,这类焊头具有理想的应力分布和优异的抗疲劳强度。适用于焊接压力大,振幅输出�的应用中,如金属螺丝镶嵌。

l  Catenoid焊头:结合了台阶型高增益 和 指数型低应力的优点。适用于焊接和铆接各种小型零件。

l  矩形(Rectangular)或者圆形(Bar)焊头:常用设计。小尺寸的矩形焊头也通常采用台阶型设计。一般宽度大于88mm焊头,为了避免焊头横向振动和应力,必须在其结构上增加槽。标准的矩形焊头最大尺寸可以做到250mm

l  圆形焊头(Circular Horn):包括中空或者实心焊头。通常用在焊接区域为圆形的塑料部件。直径超过88mm的圆形焊头通常增加槽,以允许轴向振动。

 

 

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