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超声波焊接最小振幅确定方法:从痛点到解决方案

发布:admin 时间:2026-01-07

一、为何要精准定义最小振幅?   超声波焊接的三大核心参数中,振幅、焊接时间、压力分别对应“能量输入强度”“作用时长”“接触紧密度”。其中:   焊接时间/压力:后期可通过设备面板快速微调;   振幅:需在工艺开发初期通过焊头/调幅器设计确定,后期修改需更换硬件,成本高、周期长。   传统经验值(如通用材料推荐振幅)已难以覆盖新型专用材料的需求,因此建立科学的最小振幅实验确定方法成为关键。 

二、振幅设计的传统误区与风险   焊头输出振幅由 设备频率、换能器性能、调幅器变比、焊头结构 共同决定。常规设计思路是“在材料疲劳极限内最大化振幅”,需减小时则通过“更换小变比调幅器”或“降低电压”实现,但存在三大隐患:   1、变比分配失衡:焊头与调幅器变比差异过大,导致“换能器-调幅器-焊头”三联组共振效率下降         2、功率随振幅同步衰减:电压降低使振幅减小的同时,电箱输出功率成比例下降(如2400W电箱在50%振幅时仅输出1200W),易因功率不足过载 3、零件损伤风险 :大振幅可能导致薄壁/小截面位置开裂、外观烫伤,尤其对薄膜、电子元件等敏感部件破坏性显著 |

三、最小振幅确定的实验方法框架   (基于材料特性与焊接质量目标,建议通过以下步骤验证)   1. 材料预处理:测试目标材料的 熔融阈值振幅(通过差示扫描量热法获取熔点,结合超声波能量转换效率推算初始振幅范围);   2. 阶梯振幅实验:在预设压力和时间下,以5μm为梯度从低到高设置振幅,记录焊接强度(如拉伸强度、密封性)与外观损伤临界值;   3. 三联组匹配优化:根据最小振幅需求,调整焊头与调幅器变比至接近值(如均设为1:1.2),提升能量传递效率;   4. 极限工况验证:在最小振幅下测试长期焊接后的零件疲劳度及设备稳定性,确保无过载风险。   通过以上方法,可在满足焊接强度的前提下,最大限度降低振幅,避免零件损伤并优化设备性能。  

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