超聲波金屬焊接機組成結構

     對于了解超聲波金屬焊接機的朋友，都知道超聲波是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使金屬表面相互摩擦而形成原子鍵之間的熔合，而超聲波金屬焊接機是由發生器、換能器、變幅桿、焊頭和零件支撐工裝等組成。

    1 超聲波發生器

    超聲波發生器的作用是將工頻電壓轉變為超聲頻電壓。微處理器經由用戶界面控制焊接循環和反饋關鍵焊接信息給用戶。用戶界面也允許操作人員輸入所需的焊接參數。

    2 焊接套件 (welding stack)/ 聲能系統焊接套件提供超聲機械振動，一般由換能器、變幅桿、焊頭三部分組成，在變幅桿中部固定在焊接壓力機上。焊接套件是有點類似音叉的諧振器。焊接套件的諧振頻率必須緊密匹配來自發生器的電信號的頻率（相差少于 30 Hz）。

    2.1 換能器

    通過逆壓電效應將來自于發生器的超聲頻電壓轉化為同頻率的超聲機械振動。它由夾于兩金屬（通常是鈦）塊之間的若干壓電陶瓷片組成。片與片之間有一薄金屬板形成電極。在正弦電信號經由電極提供給換能器時，壓電片膨脹和收縮，產生 15~20 μm 的軸向峰到峰運動。換能器是精密設備，應小心處理。

    2.2 變幅桿

    變幅桿有兩個作用。其主要作用是放大換能器端部產生的機械振動并將振動傳給焊頭。另一作用是提供固定套件于焊接壓力機上的位置。在換能器施加超聲能量時，變幅桿也膨脹和收縮。與焊接套件中的其它零件一樣，變幅桿是調諧裝置，因而它也必須在特定頻率共振以便將超聲能量從換能器傳至焊頭。為了有效地發揮作用，變幅桿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。一般為半波長。

    2.3 焊頭

    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 30~120 μm。待焊零件和接頭設計決定焊頭的尺寸和式樣。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。

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。

    3 支撐工裝

    超聲波金屬焊接機由于焊接產品不同，需要更好的焊接各類產品，就需要一些支撐工裝，用于固定工件，實施更加有效的焊接。