在医疗设备、电子和汽车领域，产品开发小型化、轻量化和电气化趋势日益明显。部件往往设计更小、更薄、更轻，外形也更具有轮廓而美观。越来越多的部件内部还加入嵌入式电子元件、传感器和执行器。传统的超声波设备采用气缸驱动，无法满足新趋势下的对这些更小、更精致的部件的高精度和高重复性的焊接要求。这里，我们介绍一下伺服驱动的超声波焊接设备，是如何改善焊接效果的。伺服驱动的关键特性是在整个焊接过程中实现了更精确、更灵敏的压力调整。焊接压力是必须的，以保证焊头与产品之间的充分接触，并有效传递超声波能量。因此，更快速和精确的调整焊接压力对提高焊接质量具有重要意义。1.焊接压力调整的作用当焊接参数一定时，焊接压力的变化/波动对焊接会产生影响。焊接压力过小，减少了焊接筋的压缩量和接触压力，从而减少塑料熔化所需热量的产生，会导致冷焊接或者较弱的焊缝。焊接压力过大，会导致焊接筋变形、偏摆或者断裂，另外还会导致塑料没有足够的时间熔化和流动，无法形成强连接。在适当的时间施加适当的力，可以生产出具有高一致性和高强度的焊缝。我们认为理想的焊接压力，其控制需要快速，动态的变化，要适应塑料熔化的状态。这是一种“动态调整过程”。这一动态调整过程无法采用传统气动超声波焊接设备实现，必须只能采用伺服控制的超声波焊接机。随着焊接压力控制的速度和精度提高，塑性焊缝的强度和一致性也随之提高。对于焊接强度，我们可以将焊接截面剖开，显微下检查聚合物链在焊接处的缠绕方式。如下图。上图中最佳的焊接强度是右图，当塑料熔化后的几毫秒内减少焊接压力，以允许聚合物链垂直延伸穿过焊接界面，并在冷却收缩前充分缠绕连接。相反的，若焊接强度不足，往往是因为聚合物链是部分缠绕、或没有缠绕，或聚合物链平行于分布在焊接界面，而非垂直穿过。当在太短的时间内，焊接压力过大或者过小时，会出现上图中中间和左边的剖面效果。2.焊接压力调整改善焊接结果对于医疗的小型零件的焊接，为了尽可能减少溢料，焊接筋高度设计往往小于0.3mm，采用气动设备容易压塌焊接筋，以及焊接时间过短而形成“虚焊”，焊接结果例如拉力和密封性不稳定。而伺服超声波焊接，能够以更小（焊接压力＜30N）和精准的压力，在足够长的焊接时间内充分熔化焊接筋。试验结果表明：可压力控制的伺服超声波焊接设备，平均拉拔力更大，拉拔力波动（标准偏差）小，更好的焊接剖面特性（穿透更深），与母体材料连接更紧密。对于透明PC件的焊接，另一个头疼的问题是气泡。实践过程中，客户采用气动驱动设备，无法避免的焊接中气泡产生的问题。在采用伺服驱动设备后，通过对焊接压力迅速和准确的调整，消除了气泡。生产出了高质量的焊缝。对于一些较大零件的超声波焊接，由于焊头设计局限导致振幅偏小，采用气动驱动设备焊接时间短导致焊接强度不足。采用伺服驱动通过对压力和速度的调整，增大了焊接时间，提高了焊接强度。伺服驱动的超声波焊接设备，在长、脆弱和薄壁部件的焊接应用中也得到了证明。在一个非常薄（约0.5mm）的剪切缝设计的塑料焊接案例中，以较小的焊接压力，生产出高一致性的高焊接强度的焊缝。

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