焊件設(shè)計中首先考慮的是焊接距離(焊件/焊頭接觸面和焊接面之間的距離)。如果該距離小于6mm,稱為“近場焊接”,大于6mm,稱為”遠(yuǎn)場焊接”。需要注意的是,若焊接距離小于焊接材料波長時,適合采用近場焊接。
對于近場焊接,一般假設(shè)能量控制器的振幅與焊頭施加的振幅相似。相反,在遠(yuǎn)場焊接中,確定焊接表面能量控制器所經(jīng)受的振幅時,必須考慮波在焊件內(nèi)的傳播。在可能的情況下,最好將焊件設(shè)計為采用近場焊接,以減少焊件劃痕、能量損耗、焊件變形和設(shè)備超載等問題。如不可能設(shè)計為近場焊接,要慎重選擇焊件的尺寸,以確保焊點(diǎn)面上的振幅最大。這一般意味著焊件的長度應(yīng)大約為半個或整個波長。
焊接設(shè)計需要考慮的另一個主要因素是超聲波振動在焊件中產(chǎn)生“共振”模式的可能性。當(dāng)焊件產(chǎn)生與焊接頻率一致或接近,或次諧波頻率下的自然共振模式時,可能造成焊件的破壞。即使使用FEA技術(shù)也很難預(yù)測這些模式,采用下面的系統(tǒng)方法有助于解決這些問題。
●最初接觸面較小。為保證焊接界面(熔合面)發(fā)生變形(應(yīng)變),要求焊接界面上初始接觸面較小,以確保整個表面受熱均勻,并很快達(dá)到熱塑性材料的熔融溫度。
●確保合適對準(zhǔn)。焊件設(shè)計以及有時焊點(diǎn)設(shè)計中應(yīng)該設(shè)計有對準(zhǔn)結(jié)構(gòu),以確保焊件的合適定位。一般通過定位銷、焊件預(yù)裝配或焊點(diǎn)設(shè)計,如舌榫焊點(diǎn),進(jìn)行焊件的對準(zhǔn)。焊件也可以依靠焊頭和夾具對準(zhǔn),但這不是很好的方法。
●能量轉(zhuǎn)換。焊件設(shè)計應(yīng)使焊件與焊件接觸面積最大,從而使焊頭/焊件接觸面誘導(dǎo)產(chǎn)生的局部高應(yīng)力最小,這也降低了焊件被劃傷的可能性。另外,焊件設(shè)計應(yīng)使焊件與焊頭接觸面和焊接面之間的距離最小,并保證整個焊年都保持這個距離。必須注意的是要避免產(chǎn)生空隙,否則會阻礙超聲波振動直接向焊接面?zhèn)鞑ァ?/p>
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