一、 超聲波模具制作工藝簡介
對不同的焊接對象需要有不同工具頭，不管是近場焊接還是傳輸焊接，只有半波長的工具頭才能使焊接端面達到最大的振幅。
工具頭，有帶振幅放大的和不帶振幅放大的兩種，塑料焊接機用聲學系統工具頭，所用材料通常為鋁合金，其端面鍍硬質合
金，功率較大時也有用鈦合金材料制成的，該材料疲勞強度比鋁合金高一倍多。
超聲波塑料焊接機由于使用場合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一樣，其規格也是各式各樣的。其輸出功率從手工焊接機
的幾十瓦到大型機的幾千瓦頻率一般在15KHz到40KHz范圍內。 我們知道，當物體振動時會發出聲音。科學家們將每秒
鐘振動的次數稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20，000赫茲。當聲波的振動頻率
大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫學
診斷的超聲波頻率為1～5兆赫。超聲波具有方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠等特點。可
用于測距，測速，清洗，焊接，碎石等。在醫學,軍事,工業,農業上有明顯的作用. 理論研究表明,在振幅相同的條件下,一
個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質中傳播時,介質質點振動的頻率很高,因而能量很大.在我國北方干燥的冬季,
如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內,就可以增加室內空氣濕度.
這就是超聲波加濕器的原理.對于咽喉炎.氣管炎等疾病,藥品很難血流到打患病的部位.利用加濕器的原理,把藥液霧化,讓病人
吸入,能夠療效.利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎。
超聲波模具的設計和生產一定是非常的簡單。千萬不要被誤導，當使用一個加工不當或是未經過調諧的焊頭，將給你的生產帶
來昂貴的損失——它會破壞焊接效果，甚至更嚴重的會直接導致換能器或發生器的損壞。
因此超聲波模具的設計絕不像它的外形那樣簡單，相反需要很多的專業知識和技能——如何保證焊頭能夠最經濟的工作？如何
保證焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能有效地傳遞到工件上，形成持續穩定的焊接——我們的工程師將每一個
環節都考慮得非常充分。
超聲波模具是超聲波技術中最具有技術深度的一個方面。即使已經擁有幾年的設計和開發經驗，我們還是堅信只有通過嚴格的
測試和質量控制才能生產出最好的焊頭。我們的工程師將焊頭的聲學特性和機械特性完美的結合起來，設計出最符合客戶需要
的產品。
我們生產的每一套焊頭和模具，不管是標準產品還是根據客戶要求定制的，都是用最好的材料制成的同時經過反復的測試。焊
頭的外形、強度以及音頻等各種參數經過多次試驗，能符合最為嚴格 鈦合金超聲波模具的標準，焊頭和模具達到最完美的匹配。
二、 超聲波模具設計要注意哪些因素
我們在制做一套超聲波模具時,首先是先設計,合理的設計是非常的重要,設計好壞會直接影響到生產出來的模具是否合格,以下是
詳細的介紹:超聲波模具設計要注意哪些因素:
1:節省超聲波模具制造成本:首先要結合本廠機械加工設備狀況來設計零件具體結構，其次是超聲波模具零件盡量選用標準件。2:量縮短超聲波模具制造時間:零件結構設時盡量將其加工方法簡單化，能共用的零件盡量本廠標準化。
3:短超聲波模具注塑成型周期:進澆要快、冷卻時間要短、要便于取出制品等。
4:超聲音模具使用安全可靠，便于維修，盡可能留有改良余地。
5:高超聲波模具使用壽命，模具強度校核和模具材質的選擇要合理。
以上5點就我們在設計超聲波模具要注意的因素,這樣生產出來的超聲波精密度才好,才合格.
三、 超聲波模具的設計與制作
你可能經常會有這樣的想法：超聲波模具的設計和生產一定是非常的簡單。千萬不要被誤導，當使用一個加工不當或是未經過調
諧的焊頭，將給你的生產帶來昂貴的損失——它會破壞焊接效果，甚至更嚴重的會直接導致換能器或發生器的損壞。
因此超聲波模具的設計絕不像它的外形那樣簡單，相反需要很多的專業知識和技能——如何保證焊頭能夠最經濟的工作？如何保
證焊頭能夠將換能器轉換的機械振動能有效地傳遞到工件上，形成持續穩定的焊接——我們的工程師將每一個環節
都考慮得非常充分。
超聲波模具是超聲波技術中最具有技術深度的一個方面。即使已經擁有幾年的設計和開發經驗，我們還是堅信只有通過嚴格的測
試和質量控制才能生產出最好的焊頭。我們的工程師將焊頭的聲學特性和機械特性完美的結合起來，設計出最符合客戶需要的產
品。
我們生產的每一套焊頭和模具，不管是標準產品還是根據客戶要求定制的，都是用最好的材料制成的同時經過反復的測試。焊頭
的外形、強度以及音頻等各種參數經過多次試驗，能符合最為嚴格的標準，焊頭和模具達到最完美的匹配。
1、模具的振幅參數振幅對于需要焊接的材料來說是一個關鍵參數，相當于鉻鐵的溫度，溫度達不到就會熔接不上，溫度過高就會使原材料燒焦或導
致結構破壞而強度變差。因為每一間公司選擇的換能器不同，換能器輸出的振幅都有所不同，經過適配不同變比的變幅桿及焊頭
，能夠校正焊頭的工作振幅以符合要求，通常換能器的輸出振幅為10—20μm，而工作振幅一般為30μm左右，變幅桿及焊頭的變
比同變幅桿及焊頭的形狀，前后面積比等因素有關，形狀來說如指數型變幅、函數型變幅、階梯型變幅等，對變比影響很大，前
后面積比與總變比成正比。貴公司選用的是不同公司品牌的焊接機，最簡單的方法是按已工作的焊頭的比例尺寸制作，能保證振
幅參數的穩定</a>
2、 模具頻率參數任何公司的超聲波焊接機都有一個中心頻率，例如20KHz、40 KHz等，焊接機的工作頻率主要由換能器（Transducer）、變幅桿
（Booster）、和焊頭（Horn）的機械共振頻率所決定，發生器的頻率根據機械共振頻率調整，以達到一致，使焊頭工作在諧振狀
態，每一個部份都設計成一個半波長的諧振體。發生器及機械共振頻率都有一個諧振工作范圍，如一般設定為±0.5 KHz，在此范
圍內焊接機基本都能正常工作.我們制作每一個焊頭時，都會對諧振頻率作調整，要求做到諧振頻率與設計頻率誤差小于0.1 KHZ，
如 20KHz 焊頭，我們焊頭的頻率會控制在19.90—20.10 KHz，誤差為5‰</a>
3、 振動節點焊頭、變幅桿均被設計為一個工作頻率的半波長諧振體，在工作狀態下，兩個端面的振幅最大，應力最小，而相當于中間位置的
節點振幅為零，應力最大。節點位置一般設計為固定位，但通常的固定位設計時厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位
并不是一定為零振幅，這樣就會引致一些叫聲和一部分的能量損失，對于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離，或采用隔聲材料進
行屏蔽，能量損失在設計振幅參數時予以考慮</a>
4、 加工精度超聲波焊頭因為工作于高頻振動情況下，應盡量保持一個對稱設計，以避免聲波傳遞的不對稱性導致的不均衡應力及橫向振動
（我們所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動的縱向傳遞，對于整個諧振系統而言），不均衡振動能導致焊頭發熱及斷裂。超聲波
焊接應用于不同行業對加工精度要求是不同的，對于特別薄的工件如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對加工精度的
要求非常高，我們所有的加工設備均采用數控設備（如加工中心等），這樣才能保證加工出來的精度符合要求。
5、 模具使用壽命一只焊頭的使用壽命關鍵決定于兩個方面：
一、材料，二、工藝
材料方面：超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好（聲波傳遞過程中機械損耗小）好的特點，所以最常用的材料為鋁合金及鈦合金，
材料是保證超聲波模具壽命于熔接產品效果的主要原因之一，模具完成的過程是復雜的。所以不僅是模具工程師設計務必慎重選
擇材質，亦需了解本身產品要求該使用何種材質，避免因疏忽而影響其時效與品質。現將目前各種材料的特性略述如下：（
均采用世界名牌美國ALCOL公司產品，該公司的7075-T651鋁材達到美國鋁業行業協會AAA標準）
一、鋁鎂合金(7075-T651,2024-T651,6061-T651)1、7075T651：使用于振動系統及Horn制造，該材料具有極高的機械屈服強度，硬度高，熱傳導性強，是理想的超聲波模具制造
材料；
2、2024T651：一般使用與HORN制造，軔性佳，熱傳導性強，硬度適中，用于一般塑膠制品。3、6061T651：使用于較低出力之HORN制造，軔性佳，質較軟。
二、鈦合金： 用于連續發振的機種，軔性較高，熱傳導佳，硬度高，而成本昂貴。
三、國產硬質鋁合金：國產料，用于普通鋁材加工，熱傳導低，對超音波機械損耗高，成本 低。
１、 產品的要求： 決定模具的使用壽命，磨損率，因而決定采用何種金屬。
２、 產品的形狀： 采用何種熔接工藝，設定模具的大小，壓力傳達區，產品在熔合時可能產生的變形，需要多大功率和何種功能
。是否可以一次熔接 完成工作。
３、 產品的塑料性質：決定模具的工作震幅，那一件工作應接受超聲能量，導能線的形式，位置，大小。在不同的塑料組合時，
應怎樣設計接觸位？
轉載請注明出處 深圳日力高周超聲設備有限公司 http://m.wxdajs.cn
