什么样的材料和外型适合超声波焊接模具的设计？

也许超声波焊接最关键的方面是接头设计（两个配合面的配置）。

它们的选择取决于塑料类型，零件几何外形，焊接要求，机械加工和成型能力以及外观等因素。

有各种各样的接头设计，每个都有特定的功能和长处。

当要焊接的部件仍处于设计阶段时，应考虑并将其结合到模制部件中。

容易焊接的零件往往具有以下特点：

相对平坦的表面(有限的表面)，这样就可以实现良好的喇叭接触。

焊接接头区域上方的表面面积

具有足够刚性的侧壁将能量传递给焊接接头

设计合理的焊接接头

当然，每个部分都是独一无二的，所以要知道任何设计是否适用于任何装配方法，需要与一位知识渊博的专业人士交谈，他们可以帮助评估设计，考虑装配需求，并找到正确的解决方案。

能量传导的设计考虑要点：

能量传导器的对接是超声波焊接中最常见的接头设计，是容易成型的部分。这个模具接头的主要特征是有小90个。?或60?三角形的焊接线设计在配合界面。

这种能量传导器将初始接触限制在非常小的区域，并将超声波能量聚焦到三角形的顶点。

在焊接周期期间，集中超声波能量熔化脊部，塑料流向整个接合区域并结合部件。

对于容易焊接的树脂（ABS，SAN，丙烯酸，聚苯乙烯等非晶大分子），能量指南的尺寸取决于连接的区域。建议最小高度在.008到025英寸（.2.和.6毫米）之间。

尼龙、热塑性聚酯、乙醛、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯硫化醚等结晶聚合物，以及高熔融温度的非晶树脂，例如聚碳酸酯和聚氨酯更难焊接。对于这些树脂，一般推荐在015和020英寸（4.5和5.5mm）之间提供60°角的能量控制器。

一般来说，超声波模具设计考虑的方面包括：超声波模具振幅，超声波模具模具频率参数，超声波模具加工精度，超声波模具使用寿命等几个方面。

超声波焊接模具设计包括超声波模具振幅，超声波模具模具频率参数，超声波模具加工精度，超声波模具使用寿命以下内容，一起学习焊接知识。

1、超声波模具的振幅

振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一家公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。

2、超声波模具模具频率参数

任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围，如一般设定为±0.5KHz，在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时，都会对谐振频率作调整，要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1KHZ，如20KHz焊头，我们焊头的频率会控制在19.90—20.10KHz，误差为5‰。

3、超声波模具振动节点

焊头、变幅杆均被设计为一个工作频率的半波长谐振体，在工作状态下，两个端面的振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。节点位置一般设计为固定位，但通常的固定位设计时厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，对于叫声通常用橡胶圈同其它部件隔离，或采用隔声材料进行屏蔽，能量损失在设计振幅参数时予以考虑。

4、超声波模具加工精度

超声波焊头因为工作于高频振动情况下，应尽量保持一个对称设计，以避免声波传递的不对称性导致的不均衡应力及横向振动（我们所用于焊接的焊头利用的是超声波振动的纵向传递，对于整个谐振系统而言），不均衡振动能导致焊头发热及断裂。超声波焊接应用于不同行业对加工精度要求是不同的，对于特别薄的工件如锂离子电池极片与极耳的焊接、金箔等的包覆等对加工精度的要求非常高，我们所有的加工设备均采用数控设备（如加工中心等），这样才能保证加工出来的精度符合要求。

5、超声波模具使用寿命

一只焊头的使用寿命关键决定于两个方面：a、工艺 b、材料

A.工艺材料：

当我们希望产品实现水密和气密功能时，定位和超声波焊接线/超声波波导熔合线是成败的重要关键。因此，在产品设计中必须考虑定位、材料和壁厚等因素，这与超声波焊接线/超声波波导熔合线的配比是绝对相关的。

根据水密性和气密性的一般要求，焊缝/熔合线的高度应在0.5~0.8m/m范围内（取决于产品厚度）。如果低于0.5m/m，则应达到水密和气密功能。除非定位设置非常标准，且壁厚大于5m/m，否则效果很差。

生产一套超声波模具时，应考虑以下因素：

1.优质的售后服务和成功的焊接取决于以下因素：

1） 能够充分施展焊接效益的模具：优秀的模具可以进步焊接效益，用小型机器做大事。否则会损坏设备，造成经济损失。我们的工程师将充分考虑所有题目，为您提供优质高效的产品和服务。

2） 高质量的超声波焊机：（假如你想做好工作，你必需首先使用它的工具）高质量的机器意味着机用具有成熟的设计、不乱的机能和耐久性。它有尺度化的部件，多年后仍能增补高质量的部件。

3） 接口位置设计：一般由超声波机供给商提供建议。为了达到最佳效果，必需根据不同的焊接要求、壁厚和塑性，特别是在注塑模具的开发阶段，采用专业的设计。多次更换注塑模后，会降低注塑模的使用寿命，产生变形和毛刺。优秀的供给商可以预见塑料零件焊接的难题和解决方案。它可以提供优秀的设计，匡助您获得最佳效果，节省更换注塑模具的时间和本钱。

4） 产品外形：不同的外形、壁厚和塑料材料决定了超声波焊机的功率和特性。

2.产品形状：采用什么样的熔合工艺，设定超声波模具的尺寸、压力传递区域、熔合过程中产品可能发生的变形、需要多少功率以及需要什么功能。焊接是否能一次完成。

3.产品要求：确定超声波模具的使用寿命和磨损率，从而决定使用何种金属。

4.产品塑性：确定模具的工作振幅，该工件应接受超声波能量，能量传导线的形状、位置和尺寸。如何设计不同塑料组合的接触位置？

B材料：

超声波焊接要求金属材料具有良好的柔韧性（声传输的机械损耗低）。所以最常用的材料是铝合金和钛合金。材料是保证超声波模具寿命对焊接产品影响的主要原因之一。模具的完成过程是复杂的。因此，模具工程师不仅要仔细选择材料，还要了解自己产品所需的材料，以免因疏忽而影响其及时性和质量。目前各种材料的特性简述如下：

1） 铝镁合金（7075-t6512024-t6516061-t651）

1） 国产硬质铝合金：国产材料，用于普通铝加工，导热系数低，超声波机械损耗高，本钱低。

2） 钛合金：用于连续振动，韧致辐射高，导热性好，硬度高，本钱高。

3.6061t651：用于低输出喇叭制造。它具有良好的韧致辐射和柔软的品质。

4.2024t651：通常由horn使用和制造。它具有良好的韧致辐射、较强的导热性和中等硬度。用于一般塑料制品。

5.7075t651：用于振动系统和喇叭制造。该材料具有高机械屈服强度、高硬度和强导热性。是一种理想的超声波模具制造材料；