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超聲波焊接機是如何產生熱量的

2022-08-16

超聲波焊接技術具有經濟、可靠、易于自動化集成等優點。這是塑料焊接領域的一種常見技術。與傳統熱源直接接觸塑料產生的熱量不同,超聲波焊接通過摩擦產生熱量。

振幅、頻率和波長

在超聲波焊接中,縱波以高頻形式傳播,導致低振幅機械振動。焊機的電能被轉換成往復運動的機械能。為了了解振幅、頻率和波長之間的關系,以及它們與發熱的關系,我們需要了解超聲波焊機的主要部件。

超聲波焊機的主要部件有發電機、換能器、調幅器(有時稱為喇叭)和焊頭。發電機將電壓為120V/240V的50-60Hz電源轉換為電壓為1300V、工作頻率為20-40khz的電源。該能量被提供給換能器,換能器通過使用圓盤形壓電陶瓷將電能轉換為機械振動,也就是說,當高頻電流通過壓電陶瓷時,壓電陶瓷會產生應變位移。

傳感器將振動傳輸至振幅調制器。振幅調制器放大超聲波的振幅并繼續將其傳輸至焊頭。焊接頭繼續放大超聲波的振幅并接觸零件。

能量被傳遞到組件的兩個零件的焊接肋位置。由于焊接肋設計有一個尖銳的點,能量集中在尖銳的點上,摩擦在壓力下產生熱量。這種熱量是由兩種摩擦產生的,一種是材料上部和下部之間的表面摩擦,另一種是物質內部的分子間摩擦。摩擦產生的熱量在焊接位置熔化并連接上部和下部。

了解加熱速率

對于相同的材料,三個因素決定了加熱速率:頻率、振幅和焊接壓力。對于現有設備,如15KHz、20kHz、30kHz或40KHz機器,頻率是固定的。因此,加熱速率通??梢酝ㄟ^焊接壓力來改變。一般來說,壓力越高,溫度上升越快。此外,振幅也可以改變。隨著壓力的變化,振幅越大,溫升速率越快。

當然,過大的壓力和振幅也會對焊接質量產生不利影響,如材料退化、泄漏、裂紋和閃光。因此,超聲波焊接需要一個優化工藝參數的過程。確定參數后,焊接過程可以實現穩定的輸出、快速的焊接速度和高的焊接強度。這就是為什么超聲波焊接廣泛應用于批量生產。

時間、距離、力量和精力

焊接所需的熱量取決于材料類型、焊接設計和設備規范。傳統的熱控制方法是通過時間模式焊接,即焊接一定時間,例如0.2-1s(通常小于1s)。然而,今天的超聲波焊接設備通??梢栽O置和監控焊接距離、功率和能量。經過適當培訓的操作員還可以根據實際情況和不同材料調整參數,以獲得一致的焊接結果。這也大大提高了焊接的靈活性和可靠性。


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