声学系统三件套：换能器、变幅杆、焊头

超声波焊接机上，从发生器出来的高频电能到最后作用在工件上的机械振动，中间要经过三个零件。它们串在一起，业内叫"声学系统"或"焊头组"。

换能器：把电变成振动

换能器里是几片压电陶瓷，加上高频交变电压后会随电压伸缩，产生机械振动。这是能量形式转换的一步。

换能器输出的振幅通常不大，单靠它没法焊。它的任务是把电变成振动，放大的活留给后面。

变幅杆（也叫增幅器、booster）夹在换能器和焊头之间，有两个作用。

一是放大振幅。变幅杆两端截面积不同，振动从大截面传到小截面时振幅会放大——这是机械能守恒的必然结果，截面积减小，速度增大。放大的倍数就是"增益"。

二是提供夹持位置。整根声学系统都在振动，只有振动位移为零的那个点（节点）可以被夹住。变幅杆的中间正好是节点位置，机头上的夹持环就固定在这里。没有变幅杆，整根系统就没有合适的夹持点。

焊头（horn）直接接触工件，它的形状按零件轮廓设计，同时还要继续提供一部分增益。

焊头的设计要同时满足三件事：外形贴合工件、在工作频率上共振、工作面上的振幅足够均匀。这三件事互相制约，所以焊头必须专门设计，不能拿一个"差不多"的顶上。

三个零件的长度都是按半个波长设计的。这样串联起来，整根系统在工作频率上共振，振动才能高效传递。

如果其中一个零件的谐振频率偏离——比如焊头做长了、磨损了、或者拿了 20kHz 的焊头装在 40kHz 的机器上——整根系统就无法正常共振。表现是发生器过载、启动不了、或者声音异常尖锐。

所以三个零件不能随便混用。换焊头要换同频率的，改增益要换变幅杆而不是自己车削焊头。

系统的总放大倍数，大致是变幅杆增益与焊头增益的乘积。想提高振幅，可以换更高增益的变幅杆，也可以重新设计焊头。前者容易，后者需要重做工装。

但增益不是越高越好。振幅过大时，焊头自身的应力上升，寿命下降，也更容易在工件上留下压痕、造成薄壁件损伤。合适才是对的。

各机型的频率、可用增益范围和最大焊头尺寸，见超声波焊接机产品中心。有焊头需要设计或改制，把零件图发到 1427498429@qq.com，或致电 0769-82029510 / 13760010932。