“振幅”到底是什么,为什么它很重要?
振幅是超声波堆栈膨胀或收缩的峰峰值运动。每个部件都可以让来自换能器的振幅成倍增加,增加或减少的数量被称为 "增益"。堆叠组件的总增益决定了超声波工具头工作面的最终振幅,即零件接触的地方。超声工具的堆栈包括换能器、变幅杆和工具头。
有些应用不需要变幅杆,工具头直接连接到换能器上,这些通常是多焊头应用,用于汽车和包装行业。 有些客户为了省钱,没有为他们的特殊应用购买正确的变幅杆。确保超声波设备产生足够的振幅是成功焊接零件的最重要因素之一。
在超声波焊接系统中可能有一两个可以调整的参数,比如调整压力,但这并不能保证焊接区域的材料可以进行很好的熔合。如果零件焊接不当,它们可能无法通过质检,甚至可能在焊接中破裂。振幅不足通常不仅表现为焊接不牢固,还表现为焊接不完整,即界面周围的熔体没有完全出现。如果焊接时间少于 0.1 秒,而工艺似乎产生了不稳定的结果,则可能是振幅太高,需要减少振幅。
参数表
下表显示了基本材料的一些振幅要求,使用该示例作为不同树脂以及需要的振幅指南。一般来说,半结晶材料比无定形塑料需要更大的振幅。
非晶树脂 | 微米 | 半结晶树脂 | 微米 |
ABS(Cycolac) | 30~70 | 缩醛(Delrin、Celcon) | 75~125 |
ABS/聚碳酸酯(Cycoloy, Pulse) | 50~125 | 液晶聚合物(Xydar) | 60~125 |
氧化苯醚(Noryl) | 50~90 | 聚酰胺(尼龙,Zytel) | 60~125 |
聚碳酸酯(Lexan) | 50~100 | 聚酯 PBT(Celanex、Valox) | 60~125 |
聚碳酸酯/聚酯 | 50~100 | 聚酯 PET(Rynite) | 60~125 |
聚醚酰亚胺(Ultem) | 60~125 | 聚醚醚酮 (PEEK) | 60~125 |
聚甲基丙烯酸甲酯(亚克力、有机玻璃) | 40~70 | 聚乙烯聚乙烯 | 70~125 |
聚苯乙烯 | 60~65 | 聚甲基戊烯(TPX) | 70~125 |
聚砜(UDEL) | 65~100 | 聚苯醚/氧化物(Prevex) | 60~125 |
聚氯乙烯(硬质PVC) | 40~75 | 聚苯硫醚 PPS (Ryton) | 80~125 |
SAN/NAS | 30~65 | 聚丙烯 | 70~125 |
苯乙烯嵌段共聚物(K-树脂) | 40~90 |
计算方式
堆栈为 20KHz 时:
- 换能器振幅 * 变幅杆增益 * 工具头增益 = 堆栈振幅
- 堆栈振幅 > 树脂焊接振幅要求
堆栈由换能器、变幅杆和工具头组成,从已知内容开始:
- 换能器振幅 0.0008 英寸(20 微米)
- 树脂振幅要求(即聚碳酸酯)0.004 英寸(100 微米)
- 工具头增益系数(0.5 直径指数)4:1
插入数字进行计算:
- 0.0008 * 变幅杆增益 * 4 = 0.004
- 0.0032 * 变幅杆增益 = 0.004
- 变幅杆增益 = 0.004 / 0.0032
- 变幅杆增益 = 1.25:1
40khz
需要注意:要确定 40khz 应用的振幅,请将 20khz 振幅除以2,然后再加20%;
在20KHz 焊接尼龙的振幅为60-125 微米;在40khz =60-125/2+20% =20-63*1.2 =36-76微米