超聲波模具的振幅

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

         超聲波模具振幅的設(shè)計(jì)，主要考慮因素是加工塑料材質(zhì)熔接難易度，應(yīng)用的需要性及焊頭壽命性。原則上愈難熔接的塑料材質(zhì)或許會(huì)需高振幅的應(yīng)用，其焊頭振幅設(shè)計(jì)要的要求即會(huì)愈大，但亦要考慮超聲波模具材質(zhì)的耐交變應(yīng)力強(qiáng)度；反之，愈容易熔接的塑料材質(zhì)或許不需設(shè)計(jì)高振幅應(yīng)用，其焊頭振幅設(shè)計(jì)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。

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

   超聲波模具振幅量測(cè)的方法

A、機(jī)械式量表〈1/1000MM探針式量表〉

     量測(cè)時(shí)將超聲波模具鎖固于HORN CHECK，或機(jī)臺(tái)振動(dòng)部組上，先將系統(tǒng)調(diào)至最佳諧振點(diǎn)；將探針座確實(shí)固定，探針與超聲波模具成垂直接觸，然后CHECK超聲波系統(tǒng)，從量表的指針移動(dòng)數(shù)據(jù)即可知超聲波振幅量的大小。此種量測(cè)方法誤差較大，唯振幅數(shù)據(jù)仍可供制作參考，由于量測(cè)方法簡(jiǎn)便適合于制程中量測(cè)振幅。

B、光纖測(cè)距儀〈FOTONIC SENSOR〉

     需配合示波器，量測(cè)時(shí)將超聲波模具鎖固于HORN CHECK，或機(jī)臺(tái)振動(dòng)部組上，將系統(tǒng)調(diào)至最佳諧振點(diǎn)；然后將光纖探頭確實(shí)固定，使探頭與焊頭成垂直接觸，然后CHECK 超聲波系統(tǒng)，將測(cè)距儀的指針移動(dòng)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算公式經(jīng)換算，即求得超聲波振幅量的大小。此種量測(cè)方法誤差較小，適合精密量測(cè)振幅或振幅量太小的焊頭振幅量測(cè)，故此種量測(cè)手段多用于設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)量測(cè)振幅。

         超聲波模具振幅均勻度會(huì)影響焊頭的壽命，及超聲波加工質(zhì)量，從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有限元素分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲波焊頭的振幅不均勻時(shí)，其超聲波焊頭的內(nèi)交變應(yīng)力會(huì)集中，且會(huì)因有斜振動(dòng)或斜擺振動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)交變應(yīng)力，此時(shí)超聲波模具斜振動(dòng)的位置如是在溝槽接近小端處，即可能會(huì)造成該處破裂。超聲波模具振幅不均在加工時(shí)需耗較長(zhǎng)的熔接時(shí)間，且熔接強(qiáng)度是不一致，更甚者會(huì)造成加工物的破壞。

     超聲波模具的幾何型體如果是完整對(duì)稱時(shí)，且焊頭寬度尺寸未超過(guò)2/3λ時(shí)，從目前計(jì)算機(jī)輔助有限元素分析的經(jīng)驗(yàn)得知，超聲波焊頭都可從設(shè)計(jì)上調(diào)整，使超聲波模具壓著面（作用端）振幅均勻。也就是說(shuō)除因加工件需不規(guī)則成型的超聲波外，絕大多數(shù)的超聲波模具都是可設(shè)計(jì)到壓著端振幅均勻。

    從有限元素分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)超聲波焊頭振幅越均勻時(shí)，其內(nèi)交變應(yīng)力也會(huì)因此均勻分布，交變應(yīng)力之相對(duì)質(zhì)會(huì)變小，焊頭的整體振態(tài)呈絕佳諧振狀態(tài)，同理可知熔接能力也會(huì)相對(duì)變得更好。從有限元素分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，超聲波模具的設(shè)計(jì)最重要的，就是要焊頭振幅均勻，因?yàn)槌暡＞哒穹鶆驎r(shí)，就是超聲波模具振態(tài)最好的狀態(tài)。