在醫療設備、電子和汽車領域，產品開發小型化、輕量化和電氣化趨勢日益明顯。部件往往設計更小、更薄、更輕，外形也更具有輪廓而美觀。越來越多的部件內部還加入嵌入式電子元件、傳感器和執行器。

傳統的超聲波設備采用氣缸驅動，無法滿足新趨勢下的對這些更小、更精致的部件的高精度和高重復性的焊接要求。這里，我們介紹一下伺服驅動的超聲波焊接設備，是如何改善焊接效果的。

伺服驅動的關鍵特性是在整個焊接過程中實現了更精確、更靈敏的壓力調整。焊接壓力是必須的，以保證焊頭與產品之間的充分接觸，并有效傳遞超聲波能量。因此，更快速和精確的調整焊接壓力對提高焊接質量具有重要意義。

當焊接參數一定時，焊接壓力的變化/波動對焊接會產生影響。

• 焊接壓力過小，減少了焊接筋的壓縮量和接觸壓力，從而減少塑料熔化所需熱量的產生，會導致冷焊接或者較弱的焊縫。
  
  

• 焊接壓力過大，會導致焊接筋變形、偏擺或者斷裂，另外還會導致塑料沒有足夠的時間熔化和流動，無法形成強連接。

在適當的時間施加適當的力，可以生產出具有高一致性和高強度的焊縫。我們認為理想的焊接壓力，其控制需要快速，動態的變化，要適應塑料熔化的狀態。這是一種“動態調整過程”。這一動態調整過程無法采用傳統氣動超聲波焊接設備實現，必須只能采用伺服控制的超聲波焊接機。

隨著焊接壓力控制的速度和精度提高，塑性焊縫的強度和一致性也隨之提高。對于焊接強度，我們可以將焊接截面剖開，顯微下檢查聚合物鏈在焊接處的纏繞方式。如下圖。

上圖中的焊接強度是右圖，當塑料熔化后的幾毫秒內減少焊接壓力，以允許聚合物鏈垂直延伸穿過焊接界面，并在冷卻收縮前充分纏繞連接。相反的，若焊接強度不足，往往是因為聚合物鏈是部分纏繞、或沒有纏繞，或聚合物鏈平行于分布在焊接界面，而非垂直穿過。

當在太短的時間內，焊接壓力過大或者過小時，會出現上圖中中間和左邊的剖面效果。

• 對于醫療的小型零件的焊接，為了盡可能減少溢料，焊接筋高度設計往往小于0.3mm，采用氣動設備容易壓塌焊接筋，以及焊接時間過短而形成“虛焊”，焊接結果例如拉力和密封性不穩定。而伺服超聲波焊接，能夠以更小（焊接壓力＜30N）和精準的壓力，在足夠長的焊接時間內充分熔化焊接筋。試驗結果表明：可壓力控制的伺服超聲波焊接設備，平均拉拔力更大，拉拔力波動（標準偏差）小，更好的焊接剖面特性（穿透更深），與母體材料連接更緊密。
  
  

• 對于透明PC件的焊接，另一個頭疼的問題是氣泡。實踐過程中，客戶采用氣動驅動設備，無法避免的焊接中氣泡產生的問題。在采用伺服驅動設備后，通過對焊接壓力迅速和準確的調整，消除了氣泡。生產出了高質量的焊縫。
  
  

• 對于一些較大零件的超聲波焊接，由于焊頭設計局限導致振幅偏小，采用氣動驅動設備焊接時間短導致焊接強度不足。采用伺服驅動通過對壓力和速度的調整，增大了焊接時間，提高了焊接強度。
  
  

• 伺服驅動的超聲波焊接設備，在長、脆弱和薄壁部件的焊接應用中也得到了證明。在一個非常薄（約0.5mm）的剪切縫設計的塑料焊接案例中，以較小的焊接壓力，生產出高一致性的高焊接強度的焊縫。