超声波金属焊接的影响因素

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。选择的超声波换能器不同，换能器输出的振幅都不同，经过适配不同变比的超声波变幅杆及焊头，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。选用的是不同品牌的焊接机，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。任何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超声波换能器（Transducer）、超声波变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定。超声波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。超声波发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围。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。20KHz焊头，我们焊头的频率会控制在19.90—20.10KHZ，误差小5‰。节点、焊头、超声波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。金属焊接装置使用的超声波电源和供塑料焊接装置使用的超声波电源没有很大的区别。[span]特殊性在于焊接金属具有更高的要求，为了满足金属焊接的需要，必需使用智能化的超声波电源--超声波发生器。[span]超声波发生器具有频率自动跟踪系统，在焊接过程中机械装置或电子元件的工作情况发生变化会引起振动频率的改变，[span]超声波发生器将跟踪振动系统的频率，使发生器和振动系统之间一直处于谐振状态，频率自动跟踪系统能够补偿在焊接过程中出现的工作状态改变，使系统重新处于谐振状态并保正焊接参数的稳定，重点是振幅的稳定，这对于金属焊接具有非常重要的意义。