超声波焊接机的原理和工艺？
2023-01-15请问各位师傅： 超声波焊接机的原理和工艺各是怎么的？ 谢谢！
一．超声波应用原理 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上， 通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 熔焊方法 1、熔接法 以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。 2、铆焊法 将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。 3、埋植 藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。 超声波焊接机主要用于热塑性塑料的二次连接，相比其他传统工艺（如胶粘、电烫合或螺丝紧固等），具有生产效率高、焊接质量好、环保又节能等显着优点。 超声波塑料焊接设备被广泛应用于医械、包装、汽配、渔具等行业，如一次性输液过滤器及血浆分离杯、自封袋、塑料酒瓶盖、洗碗机水轮、塑料玩具、车灯、塑料假鱼饵、充电器外壳和手机吊带的焊接。 参考资料来源：百度百科——超声波焊接机 超声波焊接原理：超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅。杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积超声波金属焊接原理：超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升．接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接．可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。
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。
二：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。
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）。
参考知识1
扩展资料
超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会自产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交百界面处声阻大，因此会产生局部高温。
又由于塑料导热性差，一时度还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。
当超声波停止作用后，让压力持问续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊答接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。