常见的超声波焊接问题及解决方法

在研究超声波焊接问题的常见原因之前，让我们先花一点时间来了解超声波焊接本身。在超声波焊接中，高频振动是通过振动工具施加在两个零件的表面上的。焊接是在零件之间的界面处产生的摩擦热的结果。超声波振动是由一系列组件（电源，换能器，变幅杆和焊头）产生的，这些组件将机械振动传递给零件。

超声波焊接技术以其快速的焊接速度，高的焊接强度和良好的密封性能而独树一帜。这是传统焊接与粘接工艺的合适替代品。该过程是清洁的，因为它不使用有害的溶剂或胶水，也不会损坏产品。超声技术在生产过程中容易实施并且故障率低。

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焊接问题

超声波焊接虽然故障率低，但是在操作过程中难免会出现一些问题，因此了解可能出现的问题就十分必要。

设备故障：超声波焊接设备或各种焊接组件不适合该应用。
工艺参数：所使用的参数不适用于所连接的零件。
材料变更：零件中使用的材料的类型，成分或物理/机械特性发生了变化。
零件设计：零件几何形状的某些细节不适合重复或成功焊接。

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设备故障的解决措施

通过对焊接设备信息的收集和观察，有利于及时发现设备存在的问题，并且及时安排维修，减少生产上面的损失。

交互式诊断功能

较新的超声波设备允许用户执行交互式诊断功能检查，如果对其进行正确解释并与其他警告信号（例如噪音）结合使用，可以在引起严重问题之前警告用户令人担忧的趋势。电源可以通过高级通信协议获得“焊接图结果”和“喇叭扫描”等数据，这些数据可以与设备是新的，最近维修过的或已知能达到标准的设备所获得的基线数据进行比较。

关注设备声音

设备故障很少发生因此没有安装警报系统，因此需要额外关注焊接操作时产生的噪音的变化或增加。经验丰富的操作员和维护人员通常会适应这种细微的谐波波动，并应始终将这些变化告知主管。在生产受到不利影响之前，尽早注意设备发出的声音很可能可以识别并解决问题。

关注焊接图数据

这可以帮助查明好零件和可疑零件之间的差异。如下图（仅供参考）所示，焊接图上显示的数据包括幅度，电流消耗，功率，频率和相位。幅度，相位，频率和电流变化可能表示电源或堆栈出现问题。功率消耗的差异可能表示工艺变化（例如，焊接压力），零件几何形状的变化（公差，尤其是在连接区域中的公差可能已发生变化）或堆栈组件问题（焊头或转换器开始失效）。


焊接检测图
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针对参数问题的解决措施

仔细控制和记录过程参数是另一个不可忽视的领域。医疗和汽车零部件生产商知道这一点，并遵循严格的程序，从而在使用超声波焊接时获得很高的成功率。但是，其他产品（例如玩具或一次性产品）的加工商通常存在不严谨运行的情况，并且执行的工艺控制要弱得多。在这种情况下，操作员通常会根据零件或生产条件的变化不断调整设置。

尽管这种方法可以产生令人满意的生产，但是当过程参数频繁变化时，发生的任何问题都可能更难以诊断，尤其是远程诊断。例如，设备问题或零件组成或质量的变化是否提示了最新的参数更改。通常，当这样的应用需要帮助时，超声波焊接应用工程师在询问了有关零件的一些基本问题后，便可以指导客户找到正确的解决方案。如果可以使用生产零件直接在机器上完成故障排除，则此方法特别有用。


超声波焊接故障排除调整过程
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材料变化问题的解决措施

与材料相关的问题是生产中经常出现不一致或问题的根源。即使材料略有变化也会对焊接产生巨大影响。如下是部分材料变化出现问题的解决方法。

聚合物变化

出于经济性原因，加工商通常希望在相似的聚合物之间切换。但是，在进行任何更改之前，最好先咨询超声焊接应用专家。如果随意更改导致零件没有以前的强度，或者需要更长的焊接时间，则可能是缺少超声波堆栈输出。需要检查堆叠组件，尤其是焊头和变幅杆，必须确定是否对其中两个组件进行了改进，才能使应用程序有效地焊接新的聚合物，并使应用程序回到“正常”范围。

再生料含量高

再生的热塑性塑料虽然能够多次熔化和重整，但随后的每次熔化都会使其物理性能发生一定程度的下降。过多的再研磨材料会产生累积效应，从而导致零件无法达到规格要求。在要进行超声波焊接的零件中使用的再生料不要超过10％。在要求遵守严格的测试和验收标准的特定应用中，应强烈考虑对生产材料进行定期分析，以不断验证进入成品零件的材料的质量。

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零件设计的问题的解决措施

如果您要焊接的零件设计不当，那么其他所有正确的东西（设备，材料和工艺）都没有多大意义。模具磨损通常是由于使用磨料聚合物或填料而造成的，随着时间的流逝，与早期验证的零件相比，零件在尺寸和尺寸上会有所不同。结果，主要的连接特征，例如能量导向器或剪切干涉接头，不再在规格范围内。零件轮廓可能不再适合工具集中。焊接结果可能变得越来越不一致。解决此问题的方法包括重新加工现有模具或生产新模具。例如超声波焊头，要根据焊接的内容不同设计不同的焊头，否则无法应用在焊接生产中。


超声波焊接工具头
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总结

通过观察以上信息，有经验的操作者就可以集中精力进行故障排除，并确定是否需要采取其他措施或进一步监控。一旦确定了需要关注的区域，用已知的好的零件替换可疑的零件是一种积极地确定需要维修或纠正措施的焊接设备的方法。