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(guò)程中，偶爾也會(huì )出現一些小故障。影響焊接成功的因素，主要有哪些？　　1.焊接系統頻率

　　典型的焊接系統的頻率有15Khz、20Khz、30Khz、35Khz和40Khz。需要根據產(chǎn)品尺寸、內部元器件種類(lèi)、強度和外觀(guān)等要求，選擇適合的焊接頻率。

　　2.材料

　　對于塑料的焊接，只適合對熱塑性塑料進(jìn)行焊接。因為它們可以在特定的溫度范圍內熔化。而熱固性塑料加熱時(shí)降解，無(wú)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、導熱系數、比熱容、玻璃化轉變溫度Tg或熔化溫度Tm。

　　一般來(lái)說(shuō)，剛性好的塑料表現出優(yōu)異的遠場(chǎng)焊接性能，因為它們更容易傳遞振動(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，塑料可分為非結晶（無(wú)定形）和結晶兩種。超聲波能量很容易在非結晶材料中傳遞，因此非結晶塑料容易進(jìn)行焊接。而超聲波能量不容易在結晶材料中傳遞，因此焊接結晶塑料時(shí)需要更大的振幅和能量，同時(shí)也要小心設計焊縫。

　　可進(jìn)一步影響可焊性的因素有含水率，脫模劑，潤滑劑，增塑劑，填料增強劑，顏料，阻燃劑和其它添加劑，以及實(shí)際樹(shù)脂等級。另外，還應注意不同材料之間相容性程度不同。某些材料的特定等級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.焊接接頭設計

　　影響焊接最關(guān)鍵、最重要的因素是接頭設計。當零件處于設計階段時(shí)，工程師應謹慎考慮和評估。焊接接頭有多種設計，有各自特點(diǎn)和優(yōu)勢。選擇何種設計，取決于塑料類(lèi)型、零件幾何形狀、焊接要求、注塑能力以及外觀(guān)要求等。

　　4.工裝和焊頭

　　一般來(lái)說(shuō)，客戶(hù)會(huì )選擇與焊接機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(shù)脂模。如何選擇材料，一般要考慮塑料類(lèi)型、材料玻纖含量、接頭結構和尺寸、焊接強度和使用壽命。例如，為了延長(cháng)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)行設計和優(yōu)化，允許工程師在實(shí)際制造前評估焊頭的振動(dòng)情況和應力大小。最佳的焊頭設計，是具有均勻的輸出振幅，以及最小的應力。上圖中，左側圖片是優(yōu)化前焊頭設計，振幅輸出不均勻。右側是優(yōu)化后，輸出振幅均勻。

　　在焊頭設計和制造中，必須小心謹記對稱(chēng)性——焊頭對稱(chēng)性是至關(guān)重要的。不對稱(chēng)的焊頭導致非軸向振動(dòng)。徑向振動(dòng)會(huì )大大增加應力，導致焊頭失效。

　　好的工裝設計也非常重要。工裝有兩個(gè)主要作用：（1）對齊焊頭下方的零件；（2）剛性支撐焊接區域。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，可對焊頭表面進(jìn)行碳化鎢處理或鍍鉻處理。工裝可分段設計，以更好的貼合產(chǎn)品。

　　5.焊接參數

　　在焊接過(guò)程中，焊接參數會(huì )影響焊接結果。這些參數包括振幅、焊接壓力、觸發(fā)壓力、焊接距離以及焊接能量。

　　不同類(lèi)型的塑料需要不同的振幅大小。振幅可以通過(guò)軟件中百分比設置進(jìn)行微調，或者通過(guò)更換不同變比的調幅器進(jìn)行大范圍調節。焊接壓力可以通過(guò)旋鈕或者軟件設置進(jìn)行調整。觸發(fā)壓力是指當焊頭壓住產(chǎn)品后，壓力達到某個(gè)設定值時(shí)，設備開(kāi)始發(fā)超聲，該值可通過(guò)旋鈕或者軟件設置進(jìn)行調整。

　　超聲波焊接過(guò)程有幾種控制方式：

　　時(shí)間焊接模式，即設定焊接持續時(shí)間。

　　距離焊接模式（位置焊接模式），即設定焊接的距離或者位置。

　　能量焊接模式，即設定焊接的能量。

　　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，可以對焊接過(guò)程中的所有參數進(jìn)行監控，設置參數合格件區間，避免產(chǎn)生意外不良件。

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