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超聲波模具的振幅

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發表時間:2018-11-10 22:20網址:http://www.thisweekendsmovies.com/h-nd-542.html

     超聲波模具的振幅是超聲波焊接應用中的重要參數,只有足夠強的超聲波振幅并且分布均勻才能達到理想中的焊接要求。

         超聲波模具振幅的設計,主要考慮因素是加工塑料材質熔接難易度,應用的需要性及焊頭壽命性。原則上愈難熔接的塑料材質或許會需高振幅的應用,其焊頭振幅設計要的要求即會愈大,但亦要考慮超聲波模具材質的耐交變應力強度;反之,愈容易熔接的塑料材質或許不需設計高振幅應用,其焊頭振幅設計即不需太大,以避免因此造成超聲波模具易破壞、壽命性減低。

超聲波振幅示意.png

   上述所謂材質熔接難易度,簡單判斷的基準就是塑料材質的熔點,一般熔點愈高即表示此材質熔接難度愈高,反之,塑料材質的熔點愈低即表示此材質愈容易熔接;塑料材料除本身材質外其添加物亦是要予以特別注意考慮,通常添加物多會影響超聲波熔接。

超聲波振幅微米.jpg

   超聲波模具振幅量測的方法

A、機械式量表〈1/1000MM探針式量表〉

     量測時將超聲波模具鎖固于HORN CHECK,或機臺振動部組上,先將系統調至最佳諧振點;將探針座確實固定,探針與超聲波模具成垂直接觸,然后CHECK超聲波系統,從量表的指針移動數據即可知超聲波振幅量的大小。此種量測方法誤差較大,唯振幅數據仍可供制作參考,由于量測方法簡便適合于制程中量測振幅。

B、光纖測距儀〈FOTONIC SENSOR〉

     需配合示波器,量測時將超聲波模具鎖固于HORN CHECK,或機臺振動部組上,將系統調至最佳諧振點;然后將光纖探頭確實固定,使探頭與焊頭成垂直接觸,然后CHECK 超聲波系統,將測距儀的指針移動數據,導入計算公式經換算,即求得超聲波振幅量的大小。此種量測方法誤差較小,適合精密量測振幅或振幅量太小的焊頭振幅量測,故此種量測手段多用于設計開發時量測振幅。

超聲波振幅對熔接的影響.png超聲波振幅的估算.png超聲波模具振幅

         超聲波模具振幅均勻度會影響焊頭的壽命,及超聲波加工質量,從計算機輔助設計有限元素分析發現,當超聲波焊頭的振幅不均勻時,其超聲波焊頭的內交變應力會集中,且會因有斜振動或斜擺振動而產生內交變應力,此時超聲波模具斜振動的位置如是在溝槽接近小端處,即可能會造成該處破裂。超聲波模具振幅不均在加工時需耗較長的熔接時間,且熔接強度是不一致,更甚者會造成加工物的破壞。


     超聲波模具的幾何型體如果是完整對稱時,且焊頭寬度尺寸未超過2/3λ時,從目前計算機輔助有限元素分析的經驗得知,超聲波焊頭都可從設計上調整,使超聲波模具壓著面(作用端)振幅均勻。也就是說除因加工件需不規則成型的超聲波外,絕大多數的超聲波模具都是可設計到壓著端振幅均勻。


    從有限元素分析過程中發現當超聲波焊頭振幅越均勻時,其內交變應力也會因此均勻分布,交變應力之相對質會變小,焊頭的整體振態呈絕佳諧振狀態,同理可知熔接能力也會相對變得更好。從有限元素分析過程中發現,超聲波模具的設計最重要的,就是要焊頭振幅均勻,因為超聲波模具振幅均勻時,就是超聲波模具振態最好的狀態。


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