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      揭秘超聲波焊接機是如何產生熱量的?

      2021-10-15 16:29
      超聲波焊接技術具有經濟、可靠、易于自動化集成等優點,是塑料焊接領域的常用技術。與傳統熱源直接接觸塑料產生熱量不同,超聲波焊接通過摩擦產生熱量。
      在超聲波焊接中,縱波以高頻形式傳播,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接機的主要部件。
      超聲波焊接機的主要部件有功率發生器、換能器、調幅器(有時稱為喇叭)和焊接頭。電源發生器將電壓為120V/240V的50-60Hz電源轉換為電壓為1300V、運行頻率為20-40Khz的電源。這種能量被提供給換能器,換能器利用圓盤狀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時,壓電陶瓷會產生應變位移。
      變換器將振動傳遞給調幅器。調幅器放大超聲波的振幅,并繼續將其傳送到焊接頭。焊接頭繼續放大超聲波的振幅,并與零件接觸。
      能量轉移到裝配的兩個部分的焊接肋位置。由于焊接肋設計有尖點,能量集中在尖點,摩擦在壓力下產生熱量。這種熱量是由兩種摩擦產生的,一種是材料上下部分之間的表面摩擦,另一種是材料內部的分子間摩擦。正是摩擦產生的熱量使上下部分在焊接位置熔化并連接在一起。
      對于相同的材料,有三個因素決定了升溫速率:頻率、振幅和焊接壓力。對于現有的設備,如15Khz、20Khz、30Khz或40Khz的機器,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,升溫速度越快。此外,還可以改變振幅,隨著壓力的變化,振幅越大,升溫速率越快。
      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、裂紋和閃光等。因此,超聲波焊接需要一個優化工藝參數的過程。參數確定后,焊接工藝可達到穩定輸出,焊接速度快,焊接強度高。這就是超聲波焊接在批量生產中得到廣泛應用的原因。
      焊接所需的熱量取決于材料類型、焊接設計和設備規格。傳統的控制熱的方法是通過時間模式焊接,即焊接一定的時間,如0.2-1s(一般小于1s)。然而,如今的超聲波焊接設備往往可以設置和監控焊接距離、功率和能量。經過適當培訓的操作人員也可以根據實際情況和不同的材料調整參數,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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