影响超声波焊接成功的5个重要因素之焊头及工装夹具

超声波焊接原理

焊头与工装夹具也是影响超声波焊接成功的因素之一。一般来说，客户会选择与焊接机相同品牌的焊头及工装夹具。实际上，可以自由选择其它品牌提供的工装和焊头，只要焊头频率与设备相同即可。

焊头材料可选择铝合金、钛合金和硬质合金钢。工装材料可选择铝合金、不锈钢和树脂模。如何选择材料，一般要考虑塑料类型、材料玻纤含量、接头结构和尺寸、焊接强度和使用寿命。例如，为了延长寿命，硬质合金钢焊头是一个最佳选择。
超声波焊头可用FEA（有限元分析）进行设计和优化，允许工程师在实际制造前评估焊头的振动情况和应力大小。最佳的焊头设计，是具有均匀的输出振幅，以及最小的应力。上图中，左侧图片是优化前焊头设计，振幅输出不均匀。右侧是优化后，输出振幅均匀。

在焊头设计和制造中，必须小心谨记对称性——焊头对称性是至关重要的。不对称的焊头导致非轴向振动。径向振动会大大增加应力，导致焊头失效。

好的工装设计也非常重要。工装有两个主要作用：（1）对齐焊头下方的零件；（2）刚性支撑焊接区域。刚性支撑有助于将超声波能量反射到焊缝位置，这也是为什么工装通常是用金属加工件。为了增加焊头耐磨性，提高使用寿命，可对焊头表面进行碳化钨处理或镀铬处理。工装可分段设计，以更好的贴合产品。

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