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1、超聲波焊接機的工作原理？
超聲波焊接機工作原理：
我們知***正確的波的物理定義是：振動在物體中的傳遞形成波。這樣波的形成必須有兩個條件：一是振動源，二是傳播介質(zhì)。波的分類一般有如下幾種：一是根據(jù)振動方向和傳播方向來分類。當振動方向與傳播方向垂直時，稱為橫波。當振動方向與傳播方向一致時，稱為縱波。二是根據(jù)頻率分類，我們知***人耳敏感的聽覺范圍是20HZ-20000HZ，所以在這個范圍之內(nèi)的波叫做聲波。低于這個范圍的波叫做次聲波，超過這個范圍的波叫超聲波。
波在物體里傳播，主要有以下的參數(shù)：一是速度V，二是頻率F，三是波長λ。三者之間的關(guān)系如下：V=F.λ。波在同一種物質(zhì)中傳播的速度是一定的，所以頻率不同，波長也就不同。另外，還需要考慮的一點就是波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠，能量衰減也就越厲害，這在超聲波加工中也屬于考慮范圍。
1、超聲波在塑料加工中的應(yīng)用原理：
塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)有的幾種工作頻率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙，在加壓的情況下，使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸部位的分子相互撞擊產(chǎn)生融化，使接觸位塑料熔合，達到加工目的。
2、超聲波焊機的組成部分和原理
超聲波焊接機主要由如下幾個部分組成：發(fā)生器、氣動部分、程序控制部分，換能器部分。
發(fā)生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉(zhuǎn)化成高頻（例如20KHZ）的高壓電波。
氣動部分主要作用是在加工過程中完成加壓、保壓等壓力工作需要。
程序控制部分控制整部機器的工作流程，做到一致的加工效果。
換能器部分是將發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電波轉(zhuǎn)換成機械振動，經(jīng)過傳遞、放大、達到加工表面。
現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用較多的發(fā)生器一般有兩種：一種是以美國BRANSON公司為***表，所***用的橋式功放電路，保護電路***用相位保護，工作頻率一般為20KHZ。其優(yōu)點是電轉(zhuǎn)換效率高，缺點是頻率調(diào)節(jié)電感調(diào)節(jié)范圍窄，頻率跟蹤性能較差。另一個缺點是功率不可能做得很大，最大也就是3KW左右；另一種是**型機器，普遍***用B類功放、過流保護、橋式反饋。優(yōu)點是功率可以做得較大（如4.2KW），頻率跟蹤性能好，大功率情況下一般***用15KHZ的工作頻率。缺點是電轉(zhuǎn)化效率較低，15KHZ的工作頻率是人耳所能聽到的，反映出噪聲較大；另外還有瑞士、德國、日本的***用頻率自動跟蹤技術(shù)的機器。因其價格較高，國內(nèi)并不常見。
換能器部分由三部分組成：換能器（TRANSDUCER）；增幅器（又稱二級桿、變幅桿，BOOSTER）；焊頭（又稱焊模，HORN或SONTRODE）。
①換能器(TRANSDUCER)：換能器的作用是將電信號轉(zhuǎn)換成機械振動信號。將電信號轉(zhuǎn)換成機械振動信號有兩種物理效應(yīng)可以應(yīng)用。A：磁致伸縮效應(yīng)。B：壓電效應(yīng)的反效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)在早期的超聲波應(yīng)用中較常使用，其優(yōu)點是可做的功率容量大；缺點是轉(zhuǎn)化效率低，制作難度大，難于大批量工業(yè)生產(chǎn)。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發(fā)明，使壓電效應(yīng)反效應(yīng)的應(yīng)用得以廣泛***納。壓電陶瓷換能器具有轉(zhuǎn)換效率高，大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，缺點是制作的功率容量偏小?，F(xiàn)有的超聲波機器一般都***用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器是用兩個金屬的前后負載塊將壓電陶瓷夾在中間，通過螺桿緊密連接而制成的。通常的換能器輸出的振幅為10μm左右。
②變幅桿（BOOSTER）：變幅桿本身就是一條金屬柱，通過形狀的設(shè)計，可以將換能器傳遞過來的振幅進行放大，達到加工塑料件所需能量振幅，相當于加熱的溫度，如我們常用的ABS、AS塑料所需的加工振幅為20μm左右；尼龍、聚丙稀所需的加工振幅為50μm左右。
③焊頭（HORN）：焊頭的作用是對于特定的塑料件制作，符合塑料件的形狀、加工范圍等要求。
換能器、變幅桿、焊頭均設(shè)計為所工作的超聲頻率的半波長，所以它們的尺寸和形狀均要經(jīng)過特別的設(shè)計；任何的改動均可能引致頻率、加工效果的改變，它們需專業(yè)制作。耐用根據(jù)所***用的材料不同，尺寸也會有所不同。適合做超聲波的換能器、變幅桿和焊頭的材料有：鈦合金、鋁合金、合金鋼等。由于超聲波是不停地以20KHZ左右高頻振動的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。
3、超聲波焊接機的參數(shù)及調(diào)節(jié)方***：
一般的超聲波焊接機上有如下的參數(shù)是可以調(diào)節(jié)的：
A：超聲波發(fā)生器上的調(diào)諧旋鈕：這是超聲波焊機最關(guān)鍵的一個調(diào)節(jié)旋鈕。其調(diào)節(jié)目的是使超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高壓電信號頻率同換能器部分的機械諧振頻率一致。方***是輕觸測試開關(guān)、左右設(shè)防該旋鈕，使負載指示的電流為最小，即可完成調(diào)諧步驟。
B：振幅檔：此旋鈕有些機種上沒有這個旋鈕，其功能是通過調(diào)節(jié)發(fā)生器的輸出電壓，達到高速輸出振幅的目的。
C：氣動部分：包括調(diào)速器、氣壓調(diào)節(jié)旋鈕。調(diào)速器用于調(diào)節(jié)氣缸的上、下速度。氣壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)工作氣壓。
D：熔接時間（WELDTIME）：用于調(diào)節(jié)超聲波發(fā)射的時間，一般的塑料件熔接時間為0.6S以下，通常超過1.5S熔接時間均可視作失敗熔接（可視作振幅不夠，或設(shè)計不合理）。
E：保壓時間（HOLDTIME）：保壓時間相當于加工塑料件之后的固化時間，通常如果塑料件的固定位設(shè)置得好，此時間可不用考慮，如果塑料件內(nèi)部有彈簧等部件，該時間應(yīng)相應(yīng)調(diào)長。
F：觸發(fā)調(diào)節(jié)：觸發(fā)調(diào)節(jié)有兩種方式，一種是延時觸發(fā)。這種調(diào)節(jié)一般指示為延遲時間（DELAYTIME）。其所指為從觸發(fā)機器開始到超聲波發(fā)射為止的時間。通過調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)先發(fā)射超聲波再熔接，或先壓緊塑料件再觸發(fā)超聲波。另一種是壓力觸發(fā)。這種觸發(fā)方式常見于美國BRANSON8400和8700形式的超聲波焊接機中，其原理是調(diào)節(jié)壓緊塑料件的力度來觸發(fā)超聲波。對于較大的塑料件，為防止起振失敗，多***用先觸發(fā)超聲波再熔接，或以較小的觸發(fā)力度
調(diào)試方***
一、超音波熔接后，移位了怎么辦？
《解決方***》
1.降低熔接壓力。
2.底模加高，使其超過熔接線2mm以上。
3.使用超音波傳導(dǎo)熔接。
4.上模（HRON）壓到產(chǎn)品才發(fā)振。
5.修改塑料產(chǎn)品，增***定位。
二、超音波熔接后，產(chǎn)生傷痕（斷、震裂、燙傷）怎么辦？
《解決方***》
1.降低壓力。
2.減少延遲時間（提早發(fā)振））。
3.減少熔接時間。
4.引用介質(zhì)覆蓋（如PE袋）。
5.模治具表面處理（硬化或鍍鉻）。
6.機臺段數(shù)降低或減少上模擴大比。
7.易震裂或斷之產(chǎn)品，治具宜制成緩沖，如軟性樹脂或覆蓋軟木塞等（此項指不影響熔接***度）。
8.易斷裂產(chǎn)品于直角處加R角。
三、超音波熔接后，發(fā)現(xiàn)變形扭曲怎么辦？
《解決方***》
1.降低壓力（壓力最好在2kg以下）。
2.減少超音波熔接時間（降低***度標準）。
3.增加硬化時間（至少0.8秒以上）。
4.分析超音波上下模是否可局部調(diào)整（非必要時）。
5.分析產(chǎn)品變形主因，予以改善。
四、超音波熔接后，內(nèi)部零件破壞怎么辦？
《解決方***》
1.提早超音波發(fā)振時間（避免接觸發(fā)振）。
2.降低壓力、減少超音波熔接時間（降低***度標準）。
3.減少機臺功率段數(shù)或小功率機臺。
4.降低超音波模具擴大比。
5.底模受力處墊緩沖橡膠。
6.底模與制品避免懸空或間隙。
7.HORN（上模）逃孔后重測頻率。
8.上模逃孔后貼上富彈性材料（如硅利康）。
五、超音波熔接后，產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)毛邊或溢料怎么辦？
《解決方***》
1.降低壓力、減少超音波熔接時間（降低***度標準）。
2.減少機臺功率段數(shù)或小功率機臺。
3.降低超音波模具擴大比。
4.使用超音波機臺微調(diào)定位固定。
5.修改超音波導(dǎo)熔線。
六、超音波熔接后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定怎么辦？
《對策》
1.增加熔接安全系數(shù)（依序由熔接時間、壓力、功率）。
2.啟用微調(diào)固定螺絲（應(yīng)可控制到0.02mm）。
3.檢查超音波上模輸出能量是否足夠（不足時增加段數(shù)）。
4.檢查治具定位與產(chǎn)品承受力是否穩(wěn)合。
5.修改超音波導(dǎo)熔線。
七、超音波熔接后時，總是單邊燙傷怎么辦？
《解析》
超音波振動熔接，并非單純直線縱向振動（撓曲與橫向振動不在此討論），而是形成交叉式縱向下降振動，而上模超音波輸出端能量亦是有一定的***弱分布點，氣壓、電壓、機臺雖決定功率輸出能量的穩(wěn)定性，但能量分布點亦呈現(xiàn)比例性增減，如果發(fā)現(xiàn)超音波熔接時制品總是單點燙傷，即表示上模該點輸出能量與產(chǎn)品該點形成應(yīng)力對應(yīng)，此時若改變超音波振動面的接觸點，將可改善熱能集束產(chǎn)生的燙傷。
《解決方***》
1.本方***僅適用平面上模。
2.模具表面處理（鍍鉻或硬化陽極）－仍無效。
3.覆蓋塑料袋－仍無效。
4.上模旋轉(zhuǎn)180度。
想要知***超聲波焊接機的工作原理，我們首先需要了解下超聲波焊接定義。
超聲波焊接是利用超聲頻率的機械振動能量和靜壓力的共同作用，對焊件接頭進行局部加熱和表面清理，然后施加壓力實現(xiàn)焊接的一種壓力焊方***。
下面介紹下超聲波焊接過程：
在進行超聲波焊接時，通常是由高頻發(fā)生器產(chǎn)生16~60KHz的高頻電流，通過激磁線圈產(chǎn)生交變磁場，使鐵磁材料在交變磁場中發(fā)生長度的交變伸縮，超聲頻率的電磁能便轉(zhuǎn)換成為振動能，再由傳送器傳至聲極，同時通過聲極對工件加壓，平行于連接面的機械振動起著破碎和清理工件表面氧化膜的作用，并加速金屬的擴散和再結(jié)晶過程，適當選擇振蕩頻率，當發(fā)生器振蕩電流頻率與聲學系統(tǒng)的自振頻率一致時，產(chǎn)生共振，在配合適當?shù)膲毫秃附訒r間，即可獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。
需要注意的是，超聲波焊接不但能焊接金屬還能實現(xiàn)塑料的焊接。
以上希望有幫助。
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