超聲波焊頭設計形狀

超聲波焊頭設計形狀

  　超聲波焊頭設計型狀的選定，原則上加工麵積小時采用「錐體(ti) 型」，加工麵積大時采用「階梯型」，加工麵積居中則用「指數型」及「懸煉指數型」；實務上我們(men) 亦會(hui) 設計混合型的超聲波模具，如階梯指數型、階梯錐型或加大壓著麵積的階梯型焊頭；如加工特殊需求時，亦會(hui) 設計幾何型體(ti) 特殊的超聲波焊頭。

  超聲波焊頭型狀的選定如前述是有其基本法則，實務上則常會(hui) 受限於(yu) 加工物及加工應用，加工物的形狀及加工位置直接影響焊頭的型狀設計；常見的狀況是因加工位置深入，或要求加工麵需為(wei) 薄小，如采一般的超音波喇叭型狀選定的模式，會(hui) 有加工物與(yu) 超聲波焊頭加工節點幹涉的問題，此時即需依據加工物與(yu) 喇叭幹涉狀況，來調整焊頭的設計型狀。最常遇到的狀況就是當以階梯型或錐型的喇叭設計會(hui) 與(yu) 加工物幹涉，需改以指數型喇叭設計，使加工節點成較短避開幹涉。如以指數型喇叭設計仍無法避免加工節點幹涉，此時喇叭設計可能需考慮以1λ或11/2λ、、的設計來對應。

  加工物幹涉焊頭有時亦需設計異型喇叭型狀來因應，當加工物之需加工位置深入且隱藏，致使超聲波焊頭無法作直線加工時，需設計彎曲異型的超聲波焊頭來加工；或加工位置位於(yu) 工件內(nei) ，超聲波模頭無空間可作直線加工，由於(yu) 空間及角度的限製，隻能從(cong) 側(ce) 麵加工，此時設計超聲波焊頭型狀，需采改變振動方向及深入加工物的設計，才能達到加工的需求。

超聲波焊頭設計形狀的選定

  　超聲波焊頭設計型狀的選定，一般是以加工麵積來決(jue) 定，設計習(xi) 慣上會(hui) 以簡單的幾何體(ti) ，及易於(yu) 加工成型作為(wei) 考慮依據；另外就是以超聲波焊頭幾何型體(ti) 的特性為(wei) 準則，如以「增益比」（即振幅放大比）為(wei) 設計主要考慮因素時，錐體(ti) 型超聲波焊頭在有增益的超聲波焊頭幾何型體(ti) 中是增益最小的，而階梯型喇叭，是有增益的焊頭幾何型體(ti) 中增益最大的。如以「超聲波模具壽命及耐衝(chong) 擊」考慮，則錐體(ti) 型喇叭，在有增益的焊頭幾何型體(ti) 中是最佳的，而階梯型超聲波焊頭，則是有增益的焊頭幾何型體(ti) 中，壽命及耐衝(chong) 擊設計風險最大的。

  　超聲波焊頭的設計，焊頭上端麵的斷麵積可由總合振幅放大比（錐體(ti) 變幅杆的振幅放大比與(yu) 焊頭振幅放大比之積）決(jue) 定，總合振幅放大比並非可任意增大，受限於(yu) 焊頭的內(nei) 部損失、疲勞限度等，理論上最大約20～30。若加工斷麵積小，致使總合振幅放大率超過30時，可采用增大喇叭加工端斷麵積，來抑製總合振幅放大率為(wei) 30以下。超聲波焊頭大端斷麵積若太增大比值，會(hui) 受超聲波焊頭橫振動影響，通常喇扒設計上會(hui) 使斷麵尺寸為(wei) 1/4λ以下。

  　理論上總合振幅放大比設計最大可達20～30，實務上需考慮超聲波焊接機振動係統頻率及其輸出功率，還有其應用層麵，才能如理論上設計高總合振幅放大比的超聲波焊頭，因此高總合振幅放大比的超聲波案頭，其設計是有限製性的。高總合放大比的超聲波應用，最常見於(yu) 超聲波加工機，尤其是高頻、低功率（功率小於(yu) 100W）的超聲波加工機係統，超聲波塑料熔接機係統多屬高功率，因此甚少見。

 超聲波振動係統

   故此組振動部組之錐體(ti) （BOOSTER）與(yu) 喇叭（HORN）之總合放大比，為(wei) 3×10＝30加工物幹涉時超聲波焊頭型狀的選定