超声波焊接技术交流

aaronlee

我们知道正确的波的物理定义是：震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：一是根据震动方向和传播方向来分类。当震动方向与传播方向垂直时，称为横波。当震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。

一.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，30KHZ，35KHZ，40KHZ。原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其他件与塑料件接触位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料融合，达到加工目的。
二.超声波焊接是如何工作的？
    超声波焊接原理是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40千赫兹电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的调幅器装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜。
三、超声波塑料焊接机的组成及其作用  
    超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及焊接头和机械装置等组成。
1、气动传动系统
   包括有：过滤器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。
   工作时首先由空压机驱动冲程气缸，以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。
2、控制系统
         控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。
  主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时在定时控制下打开气路阀门，气缸加压使焊头下降，以一定压力压住被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然 后控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器工作时间，本系统使整个焊接过程实现自动化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自 动地完在本次焊接全过程。整个控制系统的顺序是：电源启动一触发控制信号 气压传动系统，气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间 去除超声发射 继续保持一定压力时间 退压，焊头回升 焊接结束。
3、超声波发生器
  1） 功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。
  2） 功率在500W以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器，也具有一定的频率跟踪能力。
4、超声波塑料焊接机使用的声学系统      
   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。

超声波塑料焊接机用的声学系统包括三个部分：
          1驱动部分2固定部分3工作部分。在以上三个组成部分中，驱动是核心，一般采用螺栓夹紧的纵向振动换能器，其 中半波长纵向振子与四分之一的波长纵向振子，半波长纵向振与半波长聚能器相连接组成一个全波长塑料焊接换能器，而四分之一波长纵向振子与四分之一波长聚能 器相连，组成一个半波长换能器。
5、焊头
   对不同的焊接对象需要有不同焊头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头才能使焊接端面达到最大的振幅。焊头，有带振幅放大的和不带振幅放 大的两种，塑料焊接机用声学系统焊头，所用材料通常为铝合金，其端面镀硬质合金，功率较大时也有用钛合金材料制成的，该材料疲劳强度比铝合金高一倍多。
 
四、 超声波塑料焊接机的型号和规格
    超声波塑料焊接机由于使用场合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一样，其规格也是各式各样的。其输出功率从手工焊接机的几十瓦到大型机的几千瓦频率一般在15KHz到40KHz范围内

常见故障
电箱超载/失频-----检查焊头和发生器
焊头保护时间到-----检查焊头连线,气阀连线
急停-----检查急停开关/安全门/光栅/空气开关是否过载跳闸
手动工作台不动----操作不当被程序锁定
焊点错位----焊件未放好/焊接单元松动
机器自动运行时停止-----上一动作未到传感器感应位置.

picaro

学习了，这是不是就是高频焊接啊？

lkmkdmssss

高频焊接还是很高级的

gu8656

不错的科普资料，要是有完整的佩带示例就好了

bearhuihui

超声波工艺有难度，能吃透的都是高手。现在有个新方向出来：针对低销量车型的机器人单点焊接，利于生产的柔性化

alanshao

在内饰产品应用上，焊头材料选用很有讲究。例如含玻纤的塑料材料和不含玻纤的塑料材料所使用的焊头就不一样，通常含玻纤的都用钢焊头，不含玻纤的用钛合金焊头，但是我不知道具体是什么原理，请老鸟能够帮忙讲解一下，谢谢。

苦海1986

听人说超声波焊枪的焊头造型也很有讲究