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教你熟知超声波焊接机的原理和工艺

发布日期:2012-05-07

    超声波焊接机的原理和工艺各是怎么样的? 一.超声波应用原理 我们知道正确的波的物理定义是:振动在物体中的传递形成波。这样 波的形成必须有两个条件:一是振动源,二是传播介质。波的分类一 般有如下几种:一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与 传播方向垂直时,称为横波。当振动方向与传播方向一致时,称为纵 波。二是根据频率分类,我们知道人耳敏感的听觉范围是 20HZ-20000HZ,所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围 的波叫做次声波,超过这个范围的波叫超声波。 波在物体里传播,主要有以下的参数:一是速度 V,二是频率 F,三 是波长 λ。三者之间的关系如下:V=F.λ。波在同一种物质中传播的 速度是一定的,所以频率不同,波长也就不同。另外,还需要考虑的 一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减,传播的距离越远,能量 衰减也就越厉害,这在超声波加工中也属于考虑范围。

1、 超声波在塑料加工中的应用原理: 塑料加工中所用的超声波,现有的几种工作频率有 15KHZ,18KHZ, 20KHZ,40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的 缝隙,在加压的情况下,使两个塑料件或其它件与塑料件接触位的分 子相互撞击产生融化,使接触位塑料熔合,达到加工目的。

2、 超声波焊机的组成分

  超声波焊接机主要由如下几个分组成: 发生器、 气动分、 程序控制分, 换能器分。 发生器主要作用是将工频 50HZ 的电源利用电子线路转化成高频 (例 如 20KHZ)的高压电波。 气动分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。 程序控制分控制整机器的工作流程,做到一致的加工效果。 换能器分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动,经过传递、放 大、达到加工表面。 3.换能器分由三分组成:换能器(TRANSDUCER);增幅器(又 称二级杆、变幅杆,BOOSTER);焊头(又称焊模,HORN 或 SONTRODE)。 ① 换能器(TRANSDUCER): 换能器的作用是将电信号转换成机械振 动信号。 将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。 A: 磁致伸缩效应。B:压电效应的反效应。磁致伸缩效应在早期的超声 波应用中较常使用, 其优点是可做的功率容量大; 缺点是转化效率低, 制作难度大,难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发 明,使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转 换效率高,大批量生产等优点,缺点是制作的功率容量偏小。现有的 超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。 压电陶瓷换能器是用两个金 属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间,通过螺杆紧密连接而制成的。 通常的换能器输出的振幅为 10µm 左右。 ② 焊头(HORN):焊头的作用是对于特定的塑料件制作,符合塑

  料件的形状、加工范围等要求。 换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长,所以它 们的尺寸和形状均要经过特别的设计;任何的改动均可能引致频率、 加工效果的改变,它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同,尺 寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有: 钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以 20KHZ 左右高 频振动的,所以材料的要求非常高,并不是普通的材料所能承受的。

 超声波工作原理: 热可塑性塑料的超声波加工, 是利用工作接面间高频率的摩擦而使分 子间急速产生热量,当此热量足够熔化工作时,停止超声波发振,此 时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频率有 20KHZ 和 15KHZ,其中 20KHZ 仍在人 类听觉之外,故称为超声波,但 15KHZ 仍在人类听觉范围只内。 三:超声波机构原理: 将 220V,50HZ 转变为 15KHZ(或 20KHZ)之高压电能,利用震动 子转换成机械能。如此的机械振动,经由传动子,焊头传至加工物, 并利用空气压力,产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在 振筒内,外接焊头,利用空压系统和控制回路,在事先设定之条件下 升降,以完成操作程序。 四:组件功用说明:

  1.延迟时间设定:调整开始发振时间,在限制开关动作后 0~9.99 秒 开始发振。 2.熔接时间设定:调整熔接时间长短,在延迟时间终了发振 0~9.99 秒之范围。 3.硬化时间设定: 调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在 0~9.99 秒之范围。 4.计数器:工作循环次数记录用,附有归零压扣。 5.调整及压力表:工作压力之指示及调整压力用。 6.声波调整:调整振动子系与发振回路之共振匹配,使转换效率达到 理想。 7.振幅表:显示声波空载或负载工作之振幅强弱。 8.电源开关及灯:电源开关之控制,及指示开路之信号 9.选择开关(自动/手动/声波检查):自动或手动之选择,及作声波 空载检视之按纽。 10.声波出力调整纽:声波出力段数之设定用,1~2 段为一般使用, 3~4 段为强力输出用。 11.声波过载灯:显示声波过载之不正常,需做声波调整,至过载灯 不会显示为止。(若仍无法解除,请来电洽询) 12.频率指示:调试机器时做机器频率显示 13 焊头:传动振动能量于工作物之上,使之熔接。 14 上升/下降缓冲调整:调整孔位于机台侧面可适当调整,使升降惯 性适中。

薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上。注意:换能器,焊头之结合面 若有损伤时,振动之传达效率会递减,应谨保养。 (2)再紧固 4 支焊头水平调整螺丝,将换能器固定在其旋转范围之 中间位置处。 (3)把焊头用手旋入换能器到不能回转为止。 (4)以焊头锁紧扳手焊头旋紧(约 300Kg/cm 之扭力),此时特别 注意不让换能器旋转,以防止转梢扭断。 (若发现旋转则 4 支焊头水 平调整螺丝要再紧固些)。

  15 下降速度调整:调整合理适当之下降工作速度用。 16 熔接位置视窗:检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。 17.最低点微调螺丝:在熔接熔化块,或外形尺寸需精确时使用可限 制汽缸之下降。 18 水平微调螺丝:调整此四支螺丝,可使焊头平均压附在工作物上。 19 输出电缆及插座:联接机体振动子系统与发振箱线路用。 20 控制电缆及插座:联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用。 21 接地螺母:电子回路之接地线连接用,漏电时之安全保障。 22 保险丝座:电子线路之过载保护。 五:机器安装法: 1.将发振箱放置于机体附近操作员易于观察及调整之处。 2.接地:将地线一端接地,另一端接于发振箱后面之接地旋钮。 3.发振箱与机体联接:将机体之输出电缆插头及控制电缆插头接于发 振箱插座及机体插座上 4.接空压源:将高压气压管引清净干燥之空压源与熔接机体上空气滤 清器入口接头以管束结合锁紧。 5.接电源: 发振箱后面之电源线及插头, 请接上 AC220V, ∮60/50HZ 电源。 六:各调整及熔接前准备工作: 1.装焊头: (1)先将换能器(CONE)及焊头(HORN)以及焊头螺丝,以酒 精或汽油擦洗干净,再将焊头螺丝及换能器,焊头结合面抹上一层薄

  

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