超聲波焊接機焊頭材質介紹

2021-04-12 15:26

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，焊頭也是調諧裝置，在大部分應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中的半波長或半波長的整數倍。這保證焊頭端部有足夠的振幅實現焊接。振幅一般為 30－120μm。待焊零件和接頭設計決定焊的尺寸和式樣。焊頭的形狀至關重要，因為焊頭的軸向膨脹和收縮產生的應力會在高振幅情況下造成開裂。在某些應用中，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。端部應專門設計以匹配零件來確保焊頭和零件之間實現最大能量傳遞。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品效果的主要原因之一，超聲波焊頭完成的過程是復雜的。所以超聲波模具工程師設計過程中不僅要務必慎重選擇材質，亦需了解本身產品要求該使用何種材質，避免因疏忽而影響焊頭的時效與品質。

常用的超聲波焊接機焊頭材質如下：
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。鈦質輕、硬度適當、韌性好、聲學性能優是理想材料，常用于小焊頭，鈦還可涂硬質合金用于高磨損場合。但是其價格昂貴，難以機加工。鋁質輕、容易加工、聲學性能好、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，不適合于長期生產應用，常用于小批量應用。為防止產生壓痕和減少磨損，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。復雜零件、特型的或大尺寸零件通常需要復合式焊頭( 子母焊頭) ，這時基底焊頭采用鋁質，鈦或鋼次級焊頭與基底焊頭相連并引導能量。

超聲波焊頭具體材質介紹：
一、鋁合金（7075、2024、6061-T651）：
7075：一般使用于振動系統及HORN制造，硬度高、熱傳導性強、韌性佳。
2024：一般使用于HORN制造，韌性佳、熱傳導性強、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、金屬鑲入，韌性好、硬度高、熱傳導較2024次之。
三、鈦合金：一般用于連續發振時機，韌性好，熱傳導佳，硬度高，而成本昂貴。
底模治具材質：
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、產品的形狀：采用何種熔接工藝，設定焊頭的大小，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：決定焊頭的工作振幅，哪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。