一种超声波刺穿焊接焊头的制作方法

本实用新型涉及超声波焊接领域，尤其涉及一种超声波刺穿焊接焊头。

背景技术：

汽车保险杠上的雷达支架、雾灯支架等零件一般通过超声波焊接固定在保险杠上。其中，一种常见的超声波焊接形式为超声波刺穿焊接，其采用的焊头如图1所示，包括焊头底座1′以及固定在该焊头底座1′上的直径约1mm、高度约2～3mm的圆柱形细针2′(下称焊齿)，每个焊头上约设有15～25根焊齿2′。在行业标准中，超声波刺穿焊接应达到100N以上的焊接强度(下称拉拔力)，且被焊接区域的背面不应出现可见的鼓包或缩印(下称焊印)。

然而，当采用常规超声波刺穿焊接焊头进行焊接时，经常出现拉拔力不足100N但已出现焊印的情况。对此，本实用新型亟待对现有超声波刺穿焊接焊头进行改进。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种改进的超声波刺穿焊接焊头，以满足在超声波刺穿焊接后达到100N以上的拉拔力且被焊接区域的背面不出现可见焊印的行业标准。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种超声波刺穿焊接焊头，包括焊头底座以及设置在所述焊头底座上的若干焊齿，所述焊齿包括焊齿本体，所述焊齿本体的顶部设有焊齿头，所述焊齿头的顶面呈弧面。

优选地，所述弧面为半椭球面。

进一步地，所述焊齿头与所述焊齿本体一体成型。

通过采用上述技术方案，本实用新型与现在技术相比具有如下有益效果：

本实用新型通过在焊齿本体上增设焊齿头而将焊齿顶部由平面改成弧面，当其在焊接初始阶段刺穿待焊物体时，由于接触面积减小、压强变大，刺穿过程更加容易，从而使超声波发波的整个过程时间更短，其中产生的总热量也更小，因而不易扩散到焊点背面形成焊印；同时，焊齿顶部的弧面形状不会导致焊齿过尖，可以保证刺入待焊物体的体积足够大，使得产生的熔融物能够满足拉拔力要求。

附图说明

图1为现有超声波刺穿焊接焊头的结构示意图；

图2为本实用新型超声波刺穿焊接焊头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。

本实用新型的超声波刺穿焊接焊头如图2所示，包括焊头底座1以及设置在该焊头底座1上的若干焊齿2。其中，各焊齿2包括一焊齿本体21，各焊齿本体21的顶部设有一焊齿头22，各焊齿头22的顶面呈向上拱起的弧面(优选为半椭球面)。

在本实施例中，焊齿头22与焊齿本体21一体成型。。

本实用新型的工作原理如下：当采用超声波刺穿焊来焊接支架和保险杠时，首先由超声波发生器将50hz市电提高到35khz，然后超声波发生器输出的电流通过超声波环能器的压电陶瓷将电能转换成相同频率的机械振动，最后通过焊头的放大效应将机械振动放大到20～40um。由于焊头的焊齿上下振动，从而可以在接触塑料时产生热量使后者融化，当支架被焊齿刺穿后部分熔融物会进入支架与保险杠蒙皮之间的缝隙，蒙皮被焊齿刺入后对应体积的熔融物也会进入该缝隙，两者熔融物同时凝固成一体后即实现支架与保险杠的焊接。本实用新型通过将焊齿顶部由平面改成弧面，使焊齿顶部面积减小，在焊接初始阶段刺穿支架、刺入蒙皮的整个过程中，由于接触面积减小、压强增大，使刺穿过程更容易，从而超声波发波的时间更短，其中产生的总热量也更小，使其不易扩散到焊点背面的油漆表面形成焊印。然而，另一方面，若焊齿设置过尖时，会使刺入蒙皮的体积减小，导致蒙皮产生的熔融物减少，从而使产生的拉拔力减小，此时，为得到足够的蒙皮熔融物，焊齿必须刺入蒙皮更深，导致热源更靠近油漆表面，从而又会形成焊印。在此情况下，本实用新型设计了弧面形状焊齿头，可同时满足拉拔力和焊印的要求。

表1和表2分别示出了现有超声波刺穿焊接焊头和本实用新型改进的新超声波刺穿焊接焊头的工作性能：

表1

表2

对比表1、表2可以看出，本实用新型的新焊头的工艺窗口大于原焊头。例如，在焊接深度1.7mm、压力1.9b的时候，拉拔力由表1中不合格的185N提高到表2中合格的213N，且焊印缺陷未出现。在焊接深度1.7mm、压力2.2b时，拉拔力未降低而焊印减轻。可见，本实用新型与现有技术相比，能够同时满足拉拔力和焊印的要求。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。