文档介绍：.0《焊接手册》第一册
第31章超声波焊接
作者齐志扬审者李致焕
31．1概述
超声波焊是利用超声频率（超过16KHz）的机械振动能量在静压力的一起作用下，连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等的特殊焊接方式。
金属超声波焊上的伸缩现象，即磁致伸缩现象。
磁致伸缩换能器是一种半永久性器件，工作稳固靠得住，但由于效率仅为20%-40%，除特大功率的换能器和持续工作的大功率缝焊机，因冷却有困难而被采纳外，已经被压电式换能器所取你
（2）传振杆：超声波焊机的传振杆主若是用业高速输出负载、因定系统和方便实际利用，是与压电式换能器配套的声学主件。、一、，由于传振杆主要用来传递振动能量，一般可以选择由
45#钢或30CrMnSi低合金钢或超硬铝合金制成。
（3）聚能器：聚能器又称变幅杆，在声学系统中起着放大换能器输出的振幅并耦合传输到工件的作用。各类锥形杆都能够用作为聚能器，设计各类聚能器的一起目标是使聚能器的自振频率能与换能器的推动频率谐振，并在结构上考虑适合的放大倍数、低的传输损耗和自身具有的足够机械强度。
指数锥聚能器由于可利用较高的放大系数，工作稳固，结构强度高，因此常常优先选择。另外，聚能器作为声学系统的一个组件，最终要被固定在某一装置上，以便实现加压及运转等，从有效上考虑，在磁致伸缩型的声学系统中往往将固定整个声学系统的位置设计在聚能器的波节点上。某些压电式声学系统也有类似的设计。
聚能器上作在疲劳条件下，设计时应重点考虑结构的强度，专门是声学系统各个组元的连接部位，更是需要专门注意。材料的抗疲劳强度及感少振动时的内耗是选择聚能器材料的要紧依据，目前经常使用的材料有45#钢、30CrMnSi、超硬铝合金、蒙乃尔合金和钛合金等。
（3）耦合杆：耦合杆用来改变振动形式，一样是将聚能器输出的纵向振动改变成弯曲振动，当声学系统含有耦合杆时，振动能量的传输及耦合功能就都由耦合杆来承担。除应依照谐振条件来设计耦合杆的自振频率外，还能够通过波长数的选择来调整振动振幅的散布，以取得最优的工艺成效。
耦合杆在结构上超级简单，通常都是一个圆柱杆，但其工作状态较为复杂，设计时需要考虑弯曲振动时的自身转动惯量及其剪切变形的阻碍，而且约束条件也很复杂，因此实际设计时要比聚能器复杂。一样选择聚能器相当的材料制作耦合杆，二者用钎焊的方式连接起来。
（4）声极（焊头、焊座）：超声波焊机中直接与工件接触声学部件称为上、下声极。关于点焊机来讲，能够用各类方式与聚能器或耦合杆相连接，而缝焊机的上下声极能够确实是一对滚盘，至于塑料用焊机的上声极，其形状更是随零件形状而改变。可是，不管是哪一种声极，在设计中的大体问题仍然是自振频率的设计，显然，上声极有可能成为最复杂的一个声学元件。
重点1）通用点焊机的上声极（焊头）是最简单的，一样都将上声极的端部制成一个简单的球面，其曲率半径约为可焊工件厚度的50-100倍。上声极要尽可能谐振，如何衡量上声极（焊头）材料要耐磨大摩擦系数耐高温，故多用高速钢、滚珠轴承钢为材料。通过电火花加工出花纹。例如，关于可焊1MM工件的点焊机，其上声极端面的曲率半径可选75MM。
缝焊机的滚盘按其工作状态进行设计。例如，选择弯曲振动状态时，滚盘的自振频率应设计成与换能器频率相一致。
2）与上声极反，下声极（有时称为铁砧、焊座）在设计时应选择反谐振状态，从而使谐振能可在下声极表面反射，以减少能量的损失。有时为了简化设计或受工作条件限制也可选择大质量的下声极。
超声波焊机的声学系统是整机的心脏，而声学系统设计关键在于依照选定的频率计算每一个声学组元的自振频率。如何计算？在专业公司用振动台来检查振幅，判定其振荡频率。
向工件施加静压力的加压机构是形成焊接接头的必要条件，目前要紧有液压、气压、电磁加压及自重加压等几种。其中液压方式冲击力小、要紧用于大功率焊机，小功率焊机多采纳电磁加压或自重加压方式，这种方式能够匹配较快的操纵程序。实际利用中加压机构还可能包括工件的夹持机构。见图31-8。
4）超声波焊接时防止焊件滑动、更有效地传输振动能量往往是十分重要的，在焊薄件时，应昼减少振
幅，因为如果焊头的滑动大于工件间的滑动，那么大量能量会浪费掉。
图31-8工件夹持结构
1-声学头（焊头）2-夹紧头3-丝（焊件之一）4-工件5-下声极（焊座
表31-1是国产超声波焊机的型号及其技术参数。
型号
发生器功率/W
谐振频率
/KHZ
静压力/N
焊接时间/S
-1
可焊工件厚度
/MM
CHJ-28点焊机
45
15~120
30~120
KDS-80点焊焊机
80
20
20~200
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