超聲波焊接機的原理和工藝

時間：2019-08-08作者：寧波奧創(chuàng)機械設備有限公司瀏覽：37

　一．超聲波應用原理

　　我們知道正確的波的物理定義是：振動在物體中的傳遞形成波。這樣波的形成必須有兩個條件：一是振動源，二是傳播介質。波的分類一般有如下幾種：一是根據(jù)振動方向和傳播方向來分類。當振動方向與傳播方向垂直時，稱為橫波。當振動方向與傳播方向一致時，稱為縱波。二是根據(jù)頻率分類，我們知道人耳敏感的聽覺范圍是20HZ-20000HZ，所以在這個范圍之內的波叫做聲波。**這個范圍的波叫做次聲波，**過這個范圍的波叫超聲波。

　　波在物體里傳播，主要有以下的參數(shù)：一是速度V，二是頻率F，三是波長λ。三者之間的關系如下：V=F.λ。波在同一種物質中傳播的速度是一定的，所以頻率不同，波長也就不同。另外，還需要考慮的一點就是波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠，能量衰減也就越厲害，這在超聲波加工中也屬于考慮范圍。

　　1、 超聲波在塑料加工中的應用原理：

　　塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)有的幾種工作頻率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙，在加壓的情況下，使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸位的分子相互撞擊產(chǎn)生融化，使接觸位塑料熔合，達到加工目的。

　　2、 超聲波焊機的組成分

　　超聲波焊接機主要由如下幾個分組成：發(fā)生器、氣動分、程序控制分，換能器分。

　　發(fā)生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉化成高頻（例如20KHZ）的高壓電波。

　　氣動分主要作用是在加工過程中完成加壓、保壓等壓力工作需要。

　　程序控制分控制整機器的工作流程，做到一致的加工效果。

　　換能器分是將發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電波轉換成機械振動，經(jīng)過傳遞、放大、達到加工表面。

　　3．換能器分由三分組成：換能器（TRANSDUCER）；增幅器（又稱二級桿、變幅桿，BOOSTER）；焊頭（又稱焊模，HORN或SONTRODE）。

　　① 換能器(TRANSDUCER)：換能器的作用是將電信號轉換成機械振動信號。將電信號轉換成機械振動信號有兩種物理效應可以應用。A：磁致伸縮效應。B：壓電效應的反效應。磁致伸縮效應在早期的超聲波應用中較常使用，其優(yōu)點是可做的功率容量大；缺點是轉化效率低，制作難度大，難于大批量工業(yè)生產(chǎn)。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發(fā)明，使壓電效應反效應的應用得以廣泛采納。壓電陶瓷換能器具有轉換效率高，大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，缺點是制作的功率容量偏小?，F(xiàn)有的超聲波機器一般都采用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器是用兩個金屬的前后負載塊將壓電陶瓷夾在中間，通過螺桿緊密連接而制成的。通常的換能器輸出的振幅為10μm左右。

　?、?焊頭（HORN）：焊頭的作用是對于特定的塑料件制作，符合塑料件的形狀、加工范圍等要求。

　　換能器、變幅桿、焊頭均設計為所工作的超聲頻率的半波長，所以它們的尺寸和形狀均要經(jīng)過特別的設計；任何的改動均可能引致頻率、加工效果的改變，它們需專業(yè)制作。耐用根據(jù)所采用的材料不同，尺寸也會有所不同。適合做超聲波的換能器、變幅桿和焊頭的材料有：鈦合金、鋁合金、合金鋼等。由于超聲波是不停地以20KHZ左右高頻振動的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。

　　二：超聲波工作原理：

　　熱可塑性塑料的超聲波加工，是利用工作接面間高頻率的摩擦而使分子間急速產(chǎn)生熱量，當此熱量足夠熔化工作時，停止超聲波發(fā)振，此時工件接面由熔融而固化，完成加工程序。

　　通常用于塑料加工的頻率有20KHZ和15KHZ，其中20KHZ仍在人類聽覺之外，故稱為超聲波，但15KHZ仍在人類聽覺范圍只內。

　　三：超聲波機構原理：

　　將220V，50HZ轉變?yōu)?5KHZ（或20KHZ）之高壓電能，利用震動子轉換成機械能。如此的機械振動，經(jīng)由傳動子，焊頭傳至加工物，并利用空氣壓力，產(chǎn)生工作接面之摩擦效果。振動子和傳動子裝置在振筒內，外接焊頭，利用空壓系統(tǒng)和控制回路，在事先設定之條件下升降，以完成操作程序。

　　四：組件功用說明：

　　1.延遲時間設定：調整開始發(fā)振時間，在限制開關動作后0~9.99秒開始發(fā)振。

　　2.熔接時間設定：調整熔接時間長短，在延遲時間終了發(fā)振0~9.99秒之范圍。

　　3.硬化時間設定：調整發(fā)振終了工作物熔接處冷卻定型時間在0~9.99秒之范圍。

　　4.計數(shù)器：工作循環(huán)次數(shù)記錄用，附有歸零壓扣。

　　5.調整及壓力表：工作壓力之指示及調整壓力用。

　　6.聲波調整：調整振動子系與發(fā)振回路之共振匹配，使轉換效率達到理想。

　　7.振幅表：顯示聲波空載或負載工作之振幅強弱。

　　8.電源開關及燈：電源開關之控制，及指示開路之信號

　　9.選擇開關（自動/手動/聲波檢查）：自動或手動之選擇，及作聲波空載檢視之按紐。

　　10.聲波出力調整紐：聲波出力段數(shù)之設定用，1~2段為一般使用，3~4段為強力輸出用。

　　11.聲波過載燈：顯示聲波過載之不正常，需做聲波調整，至過載燈不會顯示為止。（若仍無法解除，請來電洽詢）

　　12.頻率指示：調試機器時做機器頻率顯示

　　13焊頭：傳動振動能量于工作物之上，使之熔接。

　　14上升/下降緩沖調整：調整孔位于機臺側面可適當調整，使升降慣性適中。

　　15下降速度調整：調整合理適當之下降工作速度用。

　　16熔接位置視窗：檢視正常熔接時焊頭壓附工作物之狀況。

　　17.微調螺絲：在熔接熔化塊，或外形尺寸需精確時使用可限制汽缸之下降。

　　18水平微調螺絲：調整此四支螺絲，可使焊頭平均壓附在工作物上。

　　19輸出電纜及插座：聯(lián)接機體振動子系統(tǒng)與發(fā)振箱線路用。

　　20控制電纜及插座：聯(lián)接機體控制單元與發(fā)振箱自動控制回路用。

　　21接地螺母：電子回路之接地線連接用，漏電時之安全**。

　　22保險絲座：電子線路之過載保護。

　　五：機器安裝法：

　　1.將發(fā)振箱放置于機體附近操作員易于觀察及調整之處。

　　2.接地：將地線一端接地，另一端接于發(fā)振箱后面之接地旋鈕。

　　3.發(fā)振箱與機體聯(lián)接：將機體之輸出電纜插頭及控制電纜插頭接于發(fā)振箱插座及機體插座上

　　4.接空壓源：將高壓氣壓管引清凈干燥之空壓源與熔接機體上空氣濾清器入口接頭以管束結合鎖緊。

　　5.接電源：發(fā)振箱后面之電源線及插頭，請接上AC220V，∮60/50HZ電源。

　　六：各調整及熔接前準備工作：

　　1.裝焊頭：

　　（1）先將換能器（CONE）及焊頭（HORN）以及焊頭螺絲，以酒精或汽油擦洗干凈，再將焊頭螺絲及換能器，焊頭結合面抹上一層薄薄的黃油脂再將焊頭螺絲鎖于焊頭上。注意：換能器，焊頭之結合面若有損傷時，振動之傳達效率會遞減，應謹保養(yǎng)。

　?。?）再緊固4支焊頭水平調整螺絲，將換能器固定在其旋轉范圍之中間位置處。

　?。?）把焊頭用手旋入換能器到不能回轉為止。

　?。?）以焊頭鎖緊扳手焊頭旋緊（約300Kg/cm之扭力），此時特別注意不讓換能器旋轉，以防止轉梢扭斷。（若發(fā)現(xiàn)旋轉則4支焊頭水平調整螺絲要再緊固些）


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• 超聲波焊接機的原理和工藝

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