超声波焊的工艺参数

超声波焊接的主要工艺参数包含焊接功率P、振荡频率f、振振幅A、静压力F和焊接时刻等。

（1）焊接功率

焊接功率取决于焊件的厚度。和资料的硬度H，并可按下式确认。

P=kH3/263/2式中，P为焊接功率，W；k为系数；H为资料的硬度，HV；8为焊件厚度。一般说来，所需的超声波焊接功率随焊件厚度和硬度的添加而添加。

（2）振振荡频率

振荡频率在超声波工艺上有两重意义，即谐振频率的数值和谐振频率的精度。谐谐振频率的挑选以焊件的厚度及物理性能为依据，一般控制在15～75kHz之间间。薄件焊接时，宜选用较高的谐振频率，由于在保持声功用不变的前提下，提高振荡频率就能够相应下降振幅，从而减轻薄件因交变应力而或许引起的疲惫破坏。一般小功率超声波焊机（100W以下）多选用25～75kHz的谐振频率。焊接厚件时或焊接硬度及屈从强度较低的资料时，宜选用较低的振荡频率。大功率超声波焊机一般选用16～20kH2较低的谐振频率。由于超声波焊接进程中负载改变剧烈，随时或许呈现失谐现象，导致接头强度的下降。因而焊机的频率一旦被确认以后，就需要保持声学体系的谐振，这是焊接质量及稳定性的基本保证。图8．11是超声波焊点抗剪力与振荡频率的联络，资料的硬度越高，厚度越大，振荡频率的影响越显着。振幅决定着冲突功的巨细，关联络到资料外表氧化膜的铲除作用、塑性活动状况以及结合面的加热温度等。由于实际应用中超声功率的丈量有困难，因因而常用振幅表示功率的巨细下式确认。

n=4g

FAF

超声功率与振幅的联络可由

P=A. sfu-h-

SF2AA为焊点面积，7为相对速mm／s；A为振幅，m；∥为冲突系数；a为角频率，＝2xf；f为振荡频率，kHaa式中，P为超声功率，WF为静压力，N；超声波焊接振幅由焊件厚度和材质决定，选选用范围为5～25gm。较低的振幅适合于硬度较低或较薄的焊件，所以小功率超声波点焊机其频率较高而振幅范围较低。随着资料硬度及厚度的提高，选用的振幅值相应增大。当换能器资料及结构选定后，振幅巨细还与聚能器的放大系数有关，能够经过调理超声波发生器的输出功率调理振幅的巨细。

（4）静压力

静压力用来直接向焊件传递超声振荡能量，选用取决于资料的厚度、硬度、接头方式和超声波功率。一般可经过绘制临界曲线的方法来挑选静压力。静压力与功率的临界曲线见图8．12。

当静压力过低时，由于超声波简直没有被传递到焊件，不足以在焊件之间产生一定的冲突功，超声波能量简直全部损耗在上声极与焊件之间的外表滑动，因而不或许构成连接。当静压力过大时，振荡能量不能合理运用，过大的静压力使冲突力过大，造成焊件之间的相对冲突运动减弱，乃至会使振幅有所下降焊件间的连接面积不再添加，下降接头强度对某一特定产品，静压力能够与超声波焊功率相图8．12静压力与功率的临界曲线线联络加以确认。表8．4中列出各种功率的超声波焊机的静压力范围。

（5）焊接时刻

焊接时刻是超声波能量输入焊件的时刻。焊点的构成有一个z小焊接时刻，小于该时刻不足以破坏金属外表氧化膜而无法焊接。一般随焊接时刻的延长，接头强度添加，然后逐步趋于稳定值。但当焊接时刻过长时反使焊点强度下降，由于焊件受热加剧，塑性区扩大，引起焊点外表和内部的安排粗化，下降接头强度。焊接时刻的挑选随资料性质、厚度而定，高功率和短时刻的焊接作用一般优于低功率和较长时刻的焊接作用。当静压力、振幅添加及资料厚度减小时，超声波焊接时刻可取较低数值。关于金属细丝或箔片，焊接时刻为0．01～0．1s，关于金属厚板焊接时刻一般不会超过1.5。

除了上述的主要工艺参数外，还有一些影响焊接进程的其他工艺因素。例如焊机的精度以及焊接气氛等。一般情况下超声波焊无需对焊件进行气体维护，只有在特别应用场合下如钛的焊接、锂与钢的焊接等才采用氩气维护。在有些包装应用场合，或许需在干燥箱内或无菌室内进行焊接。表8．5列出几种资料超声波焊接的工艺参数示例。