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超聲波焊接技術(shù)

2022-02-25 16:47

1.1超聲波焊接定義


超聲波焊接是利用高頻振動(dòng)波（大于16kHZ）傳遞到兩個(gè)需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)物體表面相互摩擦而形成分子層之間熔合的焊接方法。

1.2超聲波焊接分類


按聲波的高頻振蕩能量傳播方向可分為如下兩種基本類型：1）聲波垂直于焊件表面：指超聲波的振動(dòng)方向與焊接件表面相垂直，適用于塑料焊接；2）聲波切向傳遞到焊接表面：指超聲波的振動(dòng)方向與焊接件表面相平行，適用于金屬焊接。

1.3超聲波焊接工藝原理（過程）


如圖１所示，超聲波焊接分為以下幾個(gè)階段： 1）電源輸入220V/50HZ的低頻電能，并通過超聲波發(fā)生器轉(zhuǎn)換為20kHZ或40kHZ的高頻電能；
2）高頻電能通過換能器轉(zhuǎn)換為用于超聲波的高頻機(jī)械振動(dòng)能；
3）轉(zhuǎn)換后的超聲波機(jī)械能由調(diào)幅器負(fù)責(zé)進(jìn)行整合并傳遞到焊頭，最終通過焊頭傳至待焊塑料件；
4）超聲波機(jī)械能從上模待焊件傳到焊接面，塑膠分子之間因摩擦而產(chǎn)生熱量，最終熔化塑料件；
5）氣壓裝置同時(shí)下壓運(yùn)動(dòng)，將上下待焊件壓合到一起，并保持一定時(shí)間進(jìn)行冷卻，最終達(dá)到焊接目的。

1.4超聲波焊接設(shè)備


1）超聲波塑料焊接機(jī)由于使用場合及焊接材料、焊接尺寸不同，其規(guī)格也各不相同，其輸出功率從手持超聲波焊接機(jī)的幾十瓦到大型焊接機(jī)的幾千瓦，而頻率一般在15KHz到40KHz范圍內(nèi)；
2）如圖，常見的超聲波焊接設(shè)備有分體式、一體式和手持超聲波焊接器幾種，其主要由氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、發(fā)生器、換能器、調(diào)幅器、焊頭和機(jī)械裝置幾部分組成。
手持式超聲波焊接機(jī)超聲波焊接機(jī)
手持式超聲波焊接機(jī)                                 一體式超聲波焊接機(jī)

1.5超聲波工藝參數(shù)
 

超聲波焊接的主要工藝參數(shù)有超聲波頻率、超聲波振幅、焊接壓力、焊接時(shí)間和保壓時(shí)間。
1）焊接頻率：超聲波焊接機(jī)都有自己固定的頻率，頻率越大，能量越大，常用的頻率有20KHz、30KHz、40KHz幾種；
3）焊接振幅：不同的超聲波頻率與換能器表面振幅的對應(yīng)關(guān)系為：20KHz=0.02mm；30KHz=0.015mm；40KHz=0.01mm；
4）焊接壓力：可通過壓力裝置調(diào)整，壓力越大，能量越大；
5）焊接時(shí)間：可通過控制系統(tǒng)調(diào)整，時(shí)間越大，能量越大；
5）保壓時(shí)間：保壓時(shí)間是在塑料熔化之后的保持氣壓的時(shí)間，時(shí)間越長，形成的焊點(diǎn)越穩(wěn)定。

1.6超聲波焊接特性


1）優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)能環(huán)保；②成本低、效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；③焊接速度快、焊接強(qiáng)度高；④焊點(diǎn)美觀，可實(shí)現(xiàn)無縫焊接，防潮防水，氣密性好；
2）缺點(diǎn)：①對于焊接工件的材料有限制（熔點(diǎn)相近）；②不可焊接面積較大的產(chǎn)品；③超聲波對人體聽力有危害，需配備防護(hù)措施；