超声波焊接机工作原理

日期：2019-06-04 08:53

当超声波作用在热塑性塑料接触表面上时，产生每秒数万次的高频振动，这是一定振幅的高频振动。

超声波能量通过上部焊件传递到焊接区域，并且由于焊接区域处的大的声学阻力，即在两个焊接的界面处产生局部高温。而且，由于塑料的导热性差，它不能在短时间内消散并聚集在焊接区，使两种塑料的接触面迅速熔化，并在一定的压力下，它们被整合到一。

当超声波停止时，让压力继续并使其固化，从而形成用于焊接目的的强分子链，并且焊接强度可以接近原材料的强度。

超声是声波的一部分，它对人耳是不可见的，并且在自然界中广泛存在。它具有良好的方向性，强大的穿透力，并且易于获得更集中的声能。它与声波有一些共同之处，即它是由物质的振动产生的，只能在介质中传播。

科学家将每秒的振动次数称为声音频率，其单位为赫兹（Hz）。我们在人耳中听到的声波频率为20Hz-20kHz。因此，频率高于20kHz的声波被称为“超声波”。
超声波机械波

超声波焊接原理是通过超声波发生器将50 / 60Hz的电流从220V电源转换为15KHz或20KHZ的电能。转换后的高频电能使高频逆变器电路的输出功率满足换能器所需的额定功率。

换能器被转换成相同频率的机械运动，然后机械运动通过一组可以改变振幅的喇叭装置传递到焊头。喇叭将接收到的振动能量传递给待焊接工件的接头，其中振动能通过摩擦转换成热能以熔化塑料。

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部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。
超声波焊接原理

超声波塑料焊接机由气动传动系统，控制系统，超声波发生器，传感器和超声波模具及机械装置组成。

气动传动系统：包括：阻尼器，减压阀，油泵，换向器，节流阀，气缸等。在运行中，气缸首先由空气压缩机驱动，以驱动超声波传感器振动系统上下移动。根据焊接需要调节中小功率超声波焊接中的气压。

控制系统：由时间继电器或集成电路时间计时器组成。

超声波发生器：超大功率超声波塑料焊接机，发电机信号采用锁相频率自动跟踪电路，使发电机的输出频率与换能器的谐振频率基本一致。功率在500W以上的超声波塑料焊接机中使用的发电机采用自激功率振荡器，并具有一定的频率跟踪能力。

超声波换能器包括压电陶瓷传感器和增幅器，通常使用由螺栓夹紧的纵向振动。半波长纵向振动器和四分之一波长纵向振动器，半波长纵向振动器和半波长集中器连接形成全波长塑料焊接换能器，四分之一波长纵向振动器和四分之一波长连接集中器以形成半波长换能器。

超声波模具：不同的焊接物体需要不同的超声波模具。无论是近场焊接还是透射焊接，只有半波长超声波模具才能达到焊接端面的最大振幅。

超声波模具可用于幅度放大且无振幅放大。使用的材料通常是铝合金，端面镀有硬质合金。当功率高时，它也由钛合金材料制成，并且材料的疲劳强度是铝合金的疲劳强度的两倍多。

首先，控制气体传输系统的运行，使得在焊接过程中定时控制下打开气路阀门，降低气缸压力以降低焊接头，并按下焊接物体。一定的压力，并在焊接后保持一段时间的压力，然后控制系统反转气动阀使焊头返回复位;

第二是控制超声波发生器的工作时间。控制系统使整个焊接过程自动化。当操作开始时，仅生成触发按钮以自动完成整个焊接过程。

整个控制系统的顺序是：电源启动 - 触发控制信号气动传动系统，气缸压力焊头下降和按下触发器超声波发生器工作，发射超声波并保持一定的焊接时间，以消除超声波发射，保持一定的减压的压力时间提升焊头并焊接结束