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超聲波焊接機焊頭材質(zhì)介紹
超聲波焊接機焊頭是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。與變幅桿一樣，焊頭也是調(diào)諧裝置，在大部分應(yīng)用中也提供機械放大，焊頭的長度必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長或半波長的整數(shù)倍。 這保證焊頭端部有足夠的振幅實現(xiàn)焊接。振幅一 般為 30－120μm。待焊零件和接頭設(shè)計決定焊的尺寸和式樣。焊頭的形狀至關(guān)重要，因為焊頭的軸向膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力會在高振幅情況下造成開裂。在某些應(yīng)用中，焊頭加工有多個軸向狹槽。這是為了確保最大振幅位于縱向。焊頭端部將超聲能量傳給待焊零件。端部應(yīng)專門設(shè)計以匹配零件來確保焊頭和零件之間實現(xiàn)最大能量傳遞。通常焊頭端部做成匹配零件輪廓的型材。
材料是保證超聲波焊頭壽命與焊接產(chǎn)品效果的主要原因之一，超聲波焊頭完成的過程是復(fù)雜的。所以超聲波模具工程師設(shè)計過程中不僅要務(wù)必慎重選擇材質(zhì)，亦需了解本身產(chǎn)品要求該使用何種材質(zhì)，避免因疏忽而影響焊頭的時效與品質(zhì)。
常用的超聲波焊接機焊頭材質(zhì)如下：
約75%的超聲波焊頭是由鈦制成，約15%由鋁制成，其它焊頭由 HＲC54-56 的淬硬鋼制成。鈦質(zhì)輕、硬度適當(dāng)、韌性好、聲學(xué)性能優(yōu)是理想材料，常用于小焊頭，鈦還可涂硬質(zhì)合金用于高磨損場合。但是其價格昂貴，難以機加工。鋁質(zhì)輕、容易加工、聲學(xué) 性能好、成本低，用于制作大零件焊接時的大焊頭和原型焊頭或需復(fù)雜加工的焊頭。鋁焊頭由于表面硬度低、容易磨損、疲勞性能差，不適合于長期生產(chǎn)應(yīng)用，常用于小批量應(yīng)用。為防止產(chǎn)生壓痕和減少磨損，鋁必須鍍鎳或鉻。在需耐沖擊或耐 磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時，需用鋼焊頭。鋼焊頭疲勞強度低，只用于低振幅場合。 復(fù)雜零件、特型的或大尺寸零件通常需要復(fù)合式焊頭( 子母焊頭) ，這時基底焊頭采用鋁質(zhì)，鈦或鋼次級焊頭與基底焊頭相連并引導(dǎo)能量。
超聲波焊頭具體材質(zhì)介紹：
一、鋁合金（7075、2024、6061-T651）：
7075：一般使用于振動系統(tǒng)及HORN制造，硬度高、熱傳導(dǎo)性強、韌性佳。
2024：一般使用于HORN制造，韌性佳、熱傳導(dǎo)性強、硬度適中，用于一般熔接塑膠制品。
6061：一般使用于底模制造或較低出力之HORN，韌性佳、硬度比2024次之。
二、SCM8：一般用于埋植螺絲、金屬鑲?cè)?，韌性好、硬度高、熱傳導(dǎo)較2024次之。
三、鈦合金：一般用于連續(xù)發(fā)振時機，韌性好，熱傳導(dǎo)佳，硬度高，而成本昂貴。
底模治具材質(zhì)：
一、鋁合金、鋁鈦合金：通用于金屬或塑膠制品。
二、45C中碳鋼：適用于PVC盒、泡殼等齒形成形治具及其他較硬之金屬或非金屬，如塑鋼、PBT等。
三、SS41鐵材：適用一般性金屬制品或較硬之非金屬。
采購超聲波焊頭時，材質(zhì)是一個主要的因素，用戶還需要綜合考慮以下各項因素：
１、產(chǎn)品的要求：決定超聲波焊頭的使用壽命，磨損率，因而決定采用何種金屬。
２、產(chǎn)品的形狀：采用何種熔接工藝，設(shè)定焊頭的大小，壓力傳達(dá)區(qū)，產(chǎn)品在熔合時可能產(chǎn)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(chǎn)品的塑料性質(zhì)：決定焊頭的工作振幅，哪一件工作應(yīng)接受超聲能量，導(dǎo)能線的形式，位置，大小。在不同的塑料組合時，應(yīng)怎樣設(shè)計接觸位。
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