超聲波金屬焊接機在焊接時溫度達不到預期（即界麵溫升不足，導致接頭結合強度低或虛焊），主要與能量輸入不足、能量損耗過大、材料特性不匹配三大類因素相關，具體影響因素及機製如下：
一、能量輸入不足：核心參數未達到焊接需求
超聲波焊接的溫度來源於 “高頻振動產生的摩擦熱與塑性變形熱”，能量輸入直接決定溫升效果，以下參數設置不當會導致能量不足：
1. 振幅參數偏低
振幅是決定振動能量的核心指標（能量與振幅的平方成正比）。若振幅過小（如針對 1mm 厚的鋁片，僅設置 10μm 振幅），工件接觸麵的相對摩擦強度不足，無法產生足夠熱量，導致界麵溫度低於塑性變形所需閾值（通常需達到材料熔點的 50%-60%）。
影響振幅的關聯因素：
變幅杆放大倍數不足（如應選 2 倍放大杆，卻用 1 倍），導致實際振幅低於設定值；
發生器輸出頻率與換能器 / 焊頭的共振頻率不匹配（如設備標稱 20kHz，實際共振點偏移至 19kHz），能量傳遞效率下降 30% 以上，振幅衰減。
2. 焊接時間過短
溫度積累需要時間。若焊接時間不足（如針對高硬度的不鏽鋼薄件，僅設置 50ms 振動時間），摩擦熱尚未充分傳導至界麵核心區域，就停止振動，導致溫度未達到擴散結合所需水平。
極端案例：焊接 0.5mm 厚的銅帶時，若時間從 200ms 縮短至 100ms，界麵溫度可能從 350℃降至 200℃（銅的熔點為 1083℃，需至少達到 500℃以上才能有效結合），直接導致虛焊。
3. 夾持壓力不合理
壓力過小：工件接觸麵貼合不緊密，存在間隙，振動能量更多消耗在間隙摩擦而非界麵塑性變形，熱量生成不足（如鋁片焊接時壓力低於 50N，界麵可能僅局部接觸，溫升分散）。
壓力過大：過度擠壓工件導致接觸麵剛性增強，振動能量被 “壓製”（類似用手緊握兩塊金屬，振動難以傳遞），摩擦係數下降，熱量生成銳減（如銅 - 鋁焊接時壓力超過 300N，可能比合理壓力下的溫升降低 40%）。
二、能量損耗過大：振動能量未有效作用於焊接界麵
即使參數設置合理，若能量在傳遞過程中被過度消耗，也會導致界麵溫度不足：
1. 焊頭設計與安裝問題
焊頭與工件接觸麵積過大：焊頭端麵尺寸遠大於工件（如用 10mm 直徑焊頭焊接 1mm 直徑的銅線），振動能量被分散，單位麵積能量密度不足，無法集中生熱。
焊頭磨損或變形：焊頭表麵因長期使用出現凹陷、裂紋，或安裝時與工件不垂直（傾斜＞3°），導致振動方向偏移，能量向非焊接區域擴散（如焊頭傾斜會使工件邊緣承受過多振動，中心區域能量不足）。
焊頭材質選擇錯誤：用低硬度材料（如鋁合金）焊接高硬度金屬（如不鏽鋼），焊頭自身因塑性變形吸收能量，而非傳遞給工件（優質焊頭應選用高強度合金，如鈦合金或工具鋼）。
2. 工件定位與夾持問題
工件間存在異物：接觸麵有氧化層、油汙、灰塵等，會增加摩擦阻力但減少有效金屬接觸，能量更多用於破壞異物而非產生塑性變形熱（如鋁片表麵的氧化膜未清除，可能導致溫度下降 20%-30%）。
夾持機構剛性不足：下焊座或夾具鬆動，振動時工件隨焊頭 “同步晃動”，相對位移減小（摩擦依賴相對運動），熱量生成大幅減少（如夾具鬆動可能使實際相對振幅從 30μm 降至 15μm，能量減半）。
3. 設備部件損耗
換能器老化：壓電陶瓷性能衰減（如使用超過 1 萬小時），電 - 機械轉換效率下降（從 80% 降至 50%），輸入相同電功率時，實際機械振動能量不足。
連接部位鬆動：換能器、變幅杆、焊頭之間的連接螺栓未擰緊，存在間隙，振動能量在連接處因摩擦、撞擊被消耗（類似鬆動的螺絲會 “吸收” 振動），導致傳遞至焊頭的能量損失 20%-50%。
三、材料特性不匹配：工件本身難以通過振動生熱
1. 材料硬度 / 熔點過高
超聲波焊接依賴材料的塑性變形，高硬度、高熔點金屬（如淬火鋼、鎢合金）難以產生足夠塑性變形，摩擦熱少，且散熱快（導熱率低的材料除外）。例如：
焊接不鏽鋼（硬度＞HV200）比焊接鋁（HV30-50）需要更高能量，若未針對性提高振幅和時間，溫度會明顯不足；
鈦合金導熱率低（約為鋁的 1/10），但硬度高，需更長時間讓熱量積累（否則表麵升溫但內部未達標）。
2. 材料厚度 / 形態不適配
超過設備功率範圍的厚件：如用 500W 設備焊接 2mm 厚的銅板（需至少 2kW 功率），能量無法穿透至界麵，僅表麵發熱，內部溫度不足。
絲狀 / 網狀材料分散能量：多股細絲（如 0.05mm 銅絲束）或多孔金屬網，振動能量易從間隙流失，需更高壓力使材料緊密貼合，否則溫度分散。
3. 異種材料焊接的兼容性差
兩種材料的硬度、熔點差異過大（如銅與不鏽鋼），硬材料會 “阻礙” 軟材料的塑性變形，摩擦熱集中在硬材料表麵（散熱快），軟材料界麵溫度不足。例如：銅（熔點 1083℃）與不鏽鋼（熔點 1500℃）焊接時，若參數僅適配銅，不鏽鋼側溫度會偏低，導致結合不良。
四、環境因素：間接影響能量傳遞與散熱
低溫環境：車間溫度低於 5℃時，工件本身溫度低，散熱速度加快，尤其薄壁件（如 0.1mm 鋁箔）的焊接溫度可能比常溫下低 10%-15%，需延長焊接時間補償。
工件夾持處散熱過快：下焊座若與大型金屬台麵直接接觸（未做隔熱處理），熱量會通過傳導快速流失，導致界麵溫度下降（如焊接時焊座溫度從 25℃降至 15℃，可能帶走 10% 的熱量）。
