超聲波焊件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

超聲波焊件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

焊件設(shè)計(jì)必須為達(dá)到成功焊接提供三個(gè)主要關(guān)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(yīng)變），要求焊接界面上初始接觸面較小，以確保整個(gè)表面受熱均勻，并很快達(dá)到熱塑性材料的熔融溫度。

確保合適對(duì)準(zhǔn)。焊件設(shè)計(jì)以及有時(shí)焊點(diǎn)設(shè)計(jì)中應(yīng)該設(shè)計(jì)有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，以確保焊件的合適定位。一般通過定位銷、焊件預(yù)裝配或焊點(diǎn)設(shè)計(jì)，如舌榫焊點(diǎn)，進(jìn)行焊件的對(duì)準(zhǔn)。焊件也可以依靠焊頭和夾具對(duì)準(zhǔn)，但這不是很好的方法。

2.能量轉(zhuǎn)換。

　　焊件設(shè)計(jì)應(yīng)使焊件與焊頭接觸面積最大，從而使焊頭／焊件接觸面誘導(dǎo)產(chǎn)生的局部高應(yīng)力最小，這也降低了焊件被劃傷的可能性。另外，焊件設(shè)計(jì)應(yīng)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(gè)焊件都保持這個(gè)距離。必須注意的是要避免產(chǎn)生空隙，否則會(huì)阻礙超聲波振動(dòng)直接向焊接面?zhèn)鞑ァ?/span>

3.焊件設(shè)計(jì)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(chǎng)焊接”，大于127mm，稱為“遠(yuǎn)場(chǎng)焊接”。需要注意的是，若焊接距離小于焊接材料波長(zhǎng)時(shí)，適合采用近場(chǎng)焊接。對(duì)于近場(chǎng)焊接，一般假設(shè)能量控制器的振幅與焊頭施加的振幅相似。相反，在遠(yuǎn)場(chǎng)焊接中，確定焊接表面能量控制器所經(jīng)受的振幅時(shí)，必須考慮波在焊件內(nèi)的傳播。在可能的情況下，最好將焊件設(shè)計(jì)為采用近場(chǎng)焊接，以減少焊件劃痕、能量損耗、焊件變形和設(shè)備超載等問題。如不可能設(shè)計(jì)為近場(chǎng)焊接，要慎重選擇焊件的尺寸，以確保焊點(diǎn)面上的振幅最大。這一般意味著焊件的長(zhǎng)度應(yīng)大約為半個(gè)或整個(gè)波長(zhǎng)。

4.焊件設(shè)計(jì)需要考慮的另一個(gè)主要因素是超聲波振動(dòng)在焊件中產(chǎn)生“共振”模式的可能性。當(dāng)焊件產(chǎn)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(shí)，可能造成焊件的破壞。即使使用FEA技術(shù)也很難預(yù)測(cè)這些模式，采用T面的系統(tǒng)方法有助于解決這些問題。