如何選擇超聲波焊的主要參數有振動頻率?

2020-12-13 靈科超聲波

超聲波焊接發波時,應考慮振幅A,靜壓F和焊接時間t,以及超聲功率的選擇和參數之間的相互影響。在超聲波焊接中,點焊是最常用的。下面以點焊為例,討論各種參數對焊接質量的影響。

#靈科超聲波使用說明#

1.超聲波振動頻率?振動頻率主要是指諧振頻率的值和諧振頻率的精度。振動頻率通常在15到75 kHz之間。選擇頻率時應考慮待焊接材料的物理性能和厚度,而較薄的焊件應使用較高的振動頻率;焊件越厚,焊接材料的硬度和屈服強度越低,振動頻率越低。這是因為在保持相同的聲音功能的同時,增加振動頻率可以減小振幅,從而可以減小由於交變應力而導致的薄部件的疲勞損傷。振動頻率會影響焊點的剪切強度。材料越硬,厚度越大,頻率的影響就越明顯。應當注意的是,隨著頻率的增加,音響系統中高頻振蕩能量的損失會增加,因此大功率超聲波點焊機的頻率相對較低,通常在15-20kHz的範圍內。振動頻率的準確性是確保焊點質量的重要因素。由於超聲波焊接過程中機械負載的變化,會發生隨機失諧,從而導致焊接質量不穩定。

2.振幅振幅是超聲波焊接過程中的基本參數之一,它決定摩擦力的大小,這與焊接表面上的氧化膜的去除,接合面的摩擦生熱,塑性變形區的大小和塑性流動層的狀態。因此,根據要焊接的材料的性質及其厚度正確選擇振幅值是獲得高度可靠的接頭的前提。振幅的選擇範圍通常為5至25μm。

低功率超聲波焊接機通常具有較高的振動頻率,但是幅度範圍相對較低。低硬度或較薄焊接零件的焊接材料應使用較低的振幅;隨著材料硬度和厚度的增加,選擇的振幅也應相應增加。這是因為振幅的大小對應於焊件的接觸表面的相對移動速度,並且焊接區域的溫度,塑性流動和摩擦功取決於相對移動速度。對於特定的焊件,有一個合適的幅度範圍。在不同振幅值下鋁鎂合金焊點強度的測試,當振幅A為17μm時,焊點的剪切強度最大,振幅降低,強度相應降低。

當振幅小於6μm時,不能再形成接縫,並且即使增加振動作用的時間也沒有影響。這是因為振幅值太小並且焊件之間的相對移動速度太小。當振幅值超過17μm時,焊點強度降低,這主要與金屬材料內部和表面的疲勞損傷有關,因此振幅太大,並且振動剪切力從上聲焊件的極點超過它們之間的摩擦力,聲極和工件之間的相對滑動摩擦以及大量的熱和塑性變形,導致上部的聲極嵌入焊件中,從而使有效的接頭交叉節減少。超聲波焊接機的換能器材料和集中器結構確定了焊接機的振幅,當確定振幅時,通常通過調整聲波發生器的電參數來改變振幅。

另外,振幅值的選擇與其他參數有關,應綜合考慮。需要指出的是,在適當的振幅範圍內,使用較大的振幅可以大大縮短焊接時間,提高焊接生產效率。

3.靜壓F靜壓的作用是將超聲波振動通過聲極有效地傳遞到焊件。超聲波焊接過程中所需的靜壓力大小會根據材料的類型而變化。焊點的靜壓力與抗剪切力之間的關係,當靜壓力太低時,由於超聲波幾乎不傳輸到焊件,因此不足以在焊縫的界面產生一定的摩擦功。兩個焊件。

幾乎所有的超聲能量都損失了在上部超聲波發生器和焊件之間滑動的表面,因此不可能形成有效的連接。隨著靜壓的增加,振動傳遞條件得到改善,焊接區的溫度升高,材料的抗變形能力降低,塑性流動程度逐漸增強。

另外,由於壓應力的增加,接觸和連接處的塑性變形面積隨著面積的增加而增加了接頭的強度。當靜壓達到一定值然後增加壓力時,接頭的強度不再增加或減小。這是因為,當靜壓過大時,無法合理利用振動能量,而摩擦力過大,則焊件之間的相對摩擦運動減弱,甚至振幅值減小,從而導致連接不良。焊件之間的區域。不再增加或減少,並且材料壓碎導致接頭的實際接頭截面減小,從而降低了焊接接頭的強度。在其他焊接條件不變的情況下,使用較高的靜壓可以在較短的焊接時間內獲得相同強度的焊點,因為在振動的早期階段,較低的溫度下可以產生較高的靜壓。塑性變形。同時,選擇較高的靜壓可以在較短的時間內達到最高溫度,並縮短焊接時間。

4.焊接時間t焊接時間對接頭的質量有很大的影響。當焊接時間太短時,表面上的氧化膜太遲而不能被損壞,並且僅形成幾個隆起。接頭的強度太低,甚至無法形成接頭。隨著焊接時間的延長,焊接點的強度迅速增加,並且強度值在一定的焊接時間內不會降低。但是,當超聲波焊接時間超過一定值時,焊點的強度反而降低。這是因為焊件的熱量輸入太大,塑料區域膨脹,並且上超聲波發生器落入焊件中。除了減小焊點的橫截面積外,還容易在焊點的表面和內部造成裂紋。對於不同的靜壓,獲得最佳接頭強度所需的焊接時間是不同的。增加靜壓值可以在某種程度上縮短焊接時間。

5.焊接功率P在超聲波焊接中,功率的選擇主要取決於焊件的厚度和材料的硬度。由於在實際應用中仍然難以測量超聲功率,因此通常使用幅度來表示功率,超聲功率和幅度。該關係可以通過以下公式確定:P =μSFυ=μSF2Aω/π=4μSFA? (1)其中P——超聲功率; F—靜壓力; S—焊點面積; υ-相對速度; A-振幅; Μ摩擦係數; ω-角頻率(ω=2π?);?-振動頻率。在超聲波焊接過程中,振幅的選擇範圍為525μm。當選擇換能器的材料,結構和功率時,振幅值也與集中器的放大係數有關。通常,當確定上述各種焊接參數的相互影響時,可以通過繪製臨界曲線來實現。

靜壓與功率之間的臨界關係曲線,通常,在實際焊接中使用最小可用功率下的靜態壓力和稍高於最小可用功率的功率值。上述焊接參數不是孤立的,但它們相互影響並相互關聯,應作為一個整體來考慮。例如,在塑料的超聲波焊接中,接頭的質量取決於換能器的振幅,靜壓力和焊接時間的相互配合。可以調節焊接時間t和焊接頭靜壓力F,並且振幅由換能器和焊頭確定。這三個數量彼此具有最佳選擇值。當焊接能量超過適當值時,材料的熔化量大,導致大變形。如果焊接能量太小,則難以牢固地焊接。除了焊接參數之外,諸如上超聲波發生器材料,形狀,尺寸和表面狀態等因素也對焊接質量有影響。

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