影響超聲波焊接的因素有哪些？

超聲波焊接利用高頻振動(dòng)傳遞到兩個(gè)需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。在焊接過程中，偶爾也會(huì)出現(xiàn)一些小故障。影響焊接成功的因素，主要有哪些？　　1.焊接系統(tǒng)頻率

　　典型的焊接系統(tǒng)的頻率有15Khz、20Khz、30Khz、35Khz和40Khz。需要根據(jù)產(chǎn)品尺寸、內(nèi)部元器件種類、強(qiáng)度和外觀等要求，選擇適合的焊接頻率。

　　2.材料

　　對(duì)于塑料的焊接，只適合對(duì)熱塑性塑料進(jìn)行焊接。因?yàn)樗鼈兛梢栽谔囟ǖ臏囟确秶鷥?nèi)熔化。而熱固性塑料加熱時(shí)降解，無法利用超聲波進(jìn)行焊接。

　　熱塑性塑料的可焊接性，取決于材料剛度或彈性模量，密度、摩擦系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg或熔化溫度Tm。

　　一般來說，剛性好的塑料表現(xiàn)出優(yōu)異的遠(yuǎn)場(chǎng)焊接性能，因?yàn)樗鼈兏菀讉鬟f振動(dòng)能量。而彈性模量低的軟性塑料，因其會(huì)衰減超聲波振動(dòng)，所以較難焊接。而對(duì)于超聲波鉚接或點(diǎn)焊則相反，塑料越軟，就越容易鉚接或點(diǎn)焊。

　　通常，塑料可分為非結(jié)晶（無定形）和結(jié)晶兩種。超聲波能量很容易在非結(jié)晶材料中傳遞，因此非結(jié)晶塑料容易進(jìn)行焊接。而超聲波能量不容易在結(jié)晶材料中傳遞，因此焊接結(jié)晶塑料時(shí)需要更大的振幅和能量，同時(shí)也要小心設(shè)計(jì)焊縫。

　　可進(jìn)一步影響可焊性的因素有含水率，脫模劑，潤(rùn)滑劑，增塑劑，填料增強(qiáng)劑，顏料，阻燃劑和其它添加劑，以及實(shí)際樹脂等級(jí)。另外，還應(yīng)注意不同材料之間相容性程度不同。某些材料的特定等級(jí)之間才有一定程度的相容性，其余則不相容。

　　最后，還要考慮焊接是近場(chǎng)焊接還是遠(yuǎn)場(chǎng)焊接。焊頭接觸零件的位置到焊接筋的距離小于6mm的情況，叫做近場(chǎng)焊接。大于6mm'，叫做遠(yuǎn)場(chǎng)焊接。距離越大，振動(dòng)衰減越大，焊接就越困難。

　　3.焊接接頭設(shè)計(jì)

　　影響焊接最關(guān)鍵、最重要的因素是接頭設(shè)計(jì)。當(dāng)零件處于設(shè)計(jì)階段時(shí)，工程師應(yīng)謹(jǐn)慎考慮和評(píng)估。焊接接頭有多種設(shè)計(jì)，有各自特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。選擇何種設(shè)計(jì)，取決于塑料類型、零件幾何形狀、焊接要求、注塑能力以及外觀要求等。

　　4.工裝和焊頭

　　一般來說，客戶會(huì)選擇與焊接機(jī)相同品牌的工裝和焊頭。實(shí)際上，可以自由選擇其它品牌提供的工裝和焊頭，只要焊頭頻率與設(shè)備相同即可。

　　焊頭材料可選擇鋁合金、鈦合金和硬質(zhì)合金鋼。工裝材料可選擇鋁合金、不銹鋼和樹脂模。如何選擇材料，一般要考慮塑料類型、材料玻纖含量、接頭結(jié)構(gòu)和尺寸、焊接強(qiáng)度和使用壽命。例如，為了延長(zhǎng)壽命，硬質(zhì)合金鋼焊頭是一個(gè)最佳選擇。

　　超聲波焊頭可用FEA（有限元分析）進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，允許工程師在實(shí)際制造前評(píng)估焊頭的振動(dòng)情況和應(yīng)力大小。最佳的焊頭設(shè)計(jì)，是具有均勻的輸出振幅，以及最小的應(yīng)力。上圖中，左側(cè)圖片是優(yōu)化前焊頭設(shè)計(jì)，振幅輸出不均勻。右側(cè)是優(yōu)化后，輸出振幅均勻。

　　在焊頭設(shè)計(jì)和制造中，必須小心謹(jǐn)記對(duì)稱性——焊頭對(duì)稱性是至關(guān)重要的。不對(duì)稱的焊頭導(dǎo)致非軸向振動(dòng)。徑向振動(dòng)會(huì)大大增加應(yīng)力，導(dǎo)致焊頭失效。

　　好的工裝設(shè)計(jì)也非常重要。工裝有兩個(gè)主要作用：（1）對(duì)齊焊頭下方的零件；（2）剛性支撐焊接區(qū)域。剛性支撐有助于將超聲波能量反射到焊縫位置，這也是為什么工裝通常是用金屬加工件。

　　為了增加焊頭耐磨性，提高使用壽命，可對(duì)焊頭表面進(jìn)行碳化鎢處理或鍍鉻處理。工裝可分段設(shè)計(jì)，以更好的貼合產(chǎn)品。

　　5.焊接參數(shù)

　　在焊接過程中，焊接參數(shù)會(huì)影響焊接結(jié)果。這些參數(shù)包括振幅、焊接壓力、觸發(fā)壓力、焊接距離以及焊接能量。

　　不同類型的塑料需要不同的振幅大小。振幅可以通過軟件中百分比設(shè)置進(jìn)行微調(diào)，或者通過更換不同變比的調(diào)幅器進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)。焊接壓力可以通過旋鈕或者軟件設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。觸發(fā)壓力是指當(dāng)焊頭壓住產(chǎn)品后，壓力達(dá)到某個(gè)設(shè)定值時(shí)，設(shè)備開始發(fā)超聲，該值可通過旋鈕或者軟件設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。

　　超聲波焊接過程有幾種控制方式：

　　時(shí)間焊接模式，即設(shè)定焊接持續(xù)時(shí)間。

　　距離焊接模式（位置焊接模式），即設(shè)定焊接的距離或者位置。

　　能量焊接模式，即設(shè)定焊接的能量。

　　不同產(chǎn)品焊接適用不同的焊接模式。例如薄片焊接采用能量焊接模式，尺寸公差大的產(chǎn)品采用距離焊接模式，有高度公差要求的產(chǎn)品采用位置焊接模式。

　　另外，如果你愿意，可以對(duì)焊接過程中的所有參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)置參數(shù)合格件區(qū)間，避免產(chǎn)生意外不良件。

　　以上就是一些知識(shí)點(diǎn)，相比較其他焊接方式，還是有它自己先天的優(yōu)勢(shì)，而且運(yùn)用的領(lǐng)域也比較廣泛，生活用品、醫(yī)療物品等都有。