超聲波焊接機的原理和工藝
發(fā)布日期:2018-09-09
超聲波焊接機的原理和工藝各是怎么樣的? 一.超聲波應用原理 我們知道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,我們知道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、 超聲波焊機的組成分
超聲波焊接機主要由如下幾個分組成: 發(fā)生器、 氣動分、 程序控制分, 換能器分。 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。 程序控制分控制整機器的工作流程,做到一致的加工效果。 換能器分是將發(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。 3.換能器分由三分組成: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可以應用。 A: 磁致伸縮效應。B:壓電效應的反效應。磁致伸縮效應在早期的超聲 波應用中較常使用, 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,使壓電效應反效應的應用得以廣泛采納。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 超聲波機器一般都采用壓電陶瓷換能器。 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 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)所采用的材料不同,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。
超聲波工作原理: 熱可塑性塑料的超聲波加工, 是利用工作接面間高頻率的摩擦而使分 子間急速產(chǎn)生熱量,當此熱量足夠熔化工作時,停止超聲波發(fā)振,此 時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頻率有 20KHZ 和 15KHZ,其中 20KHZ 仍在人 類聽覺之外,故稱為超聲波,但 15KHZ 仍在人類聽覺范圍只內(nèi)。 三:超聲波機構(gòu)原理: 將 220V,50HZ 轉(zhuǎn)變?yōu)?15KHZ(或 20KHZ)之高壓電能,利用震動 子轉(zhuǎn)換成機械能。如此的機械振動,經(jīng)由傳動子,焊頭傳至加工物, 并利用空氣壓力,產(chǎn)生工作接面之摩擦效果。振動子和傳動子裝置在 振筒內(nèi),外接焊頭,利用空壓系統(tǒng)和控制回路,在事先設(shè)定之條件下 升降,以完成操作程序。 四:組件功用說明:
1.延遲時間設(shè)定:調(diào)整開始發(fā)振時間,在限制開關(guān)動作后 0~9.99 秒 開始發(fā)振。 2.熔接時間設(shè)定:調(diào)整熔接時間長短,在延遲時間終了發(fā)振 0~9.99 秒之范圍。 3.硬化時間設(shè)定: 調(diào)整發(fā)振終了工作物熔接處冷卻定型時間在 0~9.99 秒之范圍。 4.計數(shù)器:工作循環(huán)次數(shù)記錄用,附有歸零壓扣。 5.調(diào)整及壓力表:工作壓力之指示及調(diào)整壓力用。 6.聲波調(diào)整:調(diào)整振動子系與發(fā)振回路之共振匹配,使轉(zhuǎn)換效率達到 理想。 7.振幅表:顯示聲波空載或負載工作之振幅強弱。 8.電源開關(guān)及燈:電源開關(guān)之控制,及指示開路之信號 9.選擇開關(guān)(自動/手動/聲波檢查):自動或手動之選擇,及作聲波 空載檢視之按紐。 10.聲波出力調(diào)整紐:聲波出力段數(shù)之設(shè)定用,1~2 段為一般使用, 3~4 段為強力輸出用。 11.聲波過載燈:顯示聲波過載之不正常,需做聲波調(diào)整,至過載燈 不會顯示為止。(若仍無法解除,請來電洽詢) 12.頻率指示:調(diào)試機器時做機器頻率顯示 13 焊頭:傳動振動能量于工作物之上,使之熔接。 14 上升/下降緩沖調(diào)整:調(diào)整孔位于機臺側(cè)面可適當調(diào)整,使升降慣 性適中。
薄的黃油脂再將焊頭螺絲鎖于焊頭上。注意:換能器,焊頭之結(jié)合面 若有損傷時,振動之傳達效率會遞減,應謹保養(yǎng)。 (2)再緊固 4 支焊頭水平調(diào)整螺絲,將換能器固定在其旋轉(zhuǎn)范圍之 中間位置處。 (3)把焊頭用手旋入換能器到不能回轉(zhuǎn)為止。 (4)以焊頭鎖緊扳手焊頭旋緊(約 300Kg/cm 之扭力),此時特別 注意不讓換能器旋轉(zhuǎn),以防止轉(zhuǎn)梢扭斷。 (若發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)則 4 支焊頭水 平調(diào)整螺絲要再緊固些)。
15 下降速度調(diào)整:調(diào)整合理適當之下降工作速度用。 16 熔接位置視窗:檢視正常熔接時焊頭壓附工作物之狀況。 17.最低點微調(diào)螺絲:在熔接熔化塊,或外形尺寸需精確時使用可限 制汽缸之下降。 18 水平微調(diào)螺絲:調(diào)整此四支螺絲,可使焊頭平均壓附在工作物上。 19 輸出電纜及插座:聯(lián)接機體振動子系統(tǒng)與發(fā)振箱線路用。 20 控制電纜及插座:聯(lián)接機體控制單元與發(fā)振箱自動控制回路用。 21 接地螺母:電子回路之接地線連接用,漏電時之安全保障。 22 保險絲座:電子線路之過載保護。 五:機器安裝法: 1.將發(fā)振箱放置于機體附近操作員易于觀察及調(diào)整之處。 2.接地:將地線一端接地,另一端接于發(fā)振箱后面之接地旋鈕。 3.發(fā)振箱與機體聯(lián)接:將機體之輸出電纜插頭及控制電纜插頭接于發(fā) 振箱插座及機體插座上 4.接空壓源:將高壓氣壓管引清凈干燥之空壓源與熔接機體上空氣濾 清器入口接頭以管束結(jié)合鎖緊。 5.接電源: 發(fā)振箱后面之電源線及插頭, 請接上 AC220V, ∮60/50HZ 電源。 六:各調(diào)整及熔接前準備工作: 1.裝焊頭: (1)先將換能器(CONE)及焊頭(HORN)以及焊頭螺絲,以酒 精或汽油擦洗干凈,再將焊頭螺絲及換能器,焊頭結(jié)合面抹上一層薄
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