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超聲波焊接機是如何產生熱量的?

作者:總管理員   時間:2022-01-06 16:50:38  來源:未知   瀏覽:1219次
超聲波焊接技術因為其經濟性、可靠性、易于自動化集成的優點,是塑料焊接領域一種常用技術。與傳統熱源直接接觸塑料產生熱量的方式不同,超聲波焊接是通過摩擦產生熱量。

振幅、頻率和波長


在超聲波焊接中,縱波以高頻形式傳遞,產生低振幅的機械振動。焊接機的電能轉化為往復運動的機械能。為了理解振幅、頻率和波長之間的關系,以及它們與熱量產生的關系,我們需要認識一下超聲波焊接機的主要部件。


超聲波焊接機的主要部件有電源發生器、換能器、調幅器(有時也叫做變幅桿)和焊頭。電源發生器將50-60Hz,電壓為120V/240V的電源轉換為運行在20-40Khz,電壓為1300V的電源。這些能量提供給換能器,換能器利用圓盤形的壓電陶瓷將電能轉化為機械振動,即當高頻電流通過壓電陶瓷,壓電陶瓷會產生應變位移。

轉換器將振動傳遞給調幅器。調幅器將超聲波的振幅放大,繼續傳遞給焊頭。焊頭繼續放大超聲波的振幅,并與零件接觸。

最終,能量傳遞到裝配的兩個零件的焊接筋位置。因為焊接筋是尖點設計,所以能量集中在尖點位置,同時在壓力作用下摩擦生熱。該熱量是由兩種摩擦產生的,一種是上下零件材料之間的表面摩擦,另一種是材料內部分子間摩擦。正是由于摩擦產生的熱量,使得上下零件在焊接位置熔化并連接在一起。

理解加熱速率

對于同一種材料來說,決定加熱速率的三個因素:頻率,振幅和焊接壓力。對于已有設備,如15Khz,20Khz,30Khz或者40Khz的機臺來說,頻率是固定的。所以加熱速度通??梢杂煤附訅毫砀淖?。通常,壓力越大,加熱速率越快。另外,你也可以改變振幅,同壓力一樣,振幅越大,加熱速率越快。

當然,過大的壓力和振幅也會對焊接質量產生不利影響,例如導致材料降解、泄露、裂紋和溢料等。因此,超聲波焊接需要有一個工藝參數優化的過程。參數確定后,焊接過程可以達到一個穩定的產出,且速度快,焊接強度大。這也是為什么超聲波焊接廣泛應用在大批量生產中的原因。

時間,距離,功率和能量

接所需的熱量取決于材料類型、焊縫設計和設備規格。控制熱量的傳統方法是通過時間模式來焊接,即焊接一定時間,例如0.2-1s(一般小于1s)。然而,如今的超聲波焊接設備,往往還可以設置并監控焊接距離、功率和能量。在經過適當培訓的操作員,也可以根據實際情況和不同材料進行參數調整,從而得到一致的焊接結果。這也大大提高了焊接的靈活性和可靠性。

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