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    超聲波塑料焊接機理論

    責任編輯:冠深泰科技  發布時間:2016-01-04
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    振動在物體中的傳遞形成波。這樣超聲波振波的形成有兩個條件:一是振動源,二是傳播介質。超聲波波的分類一般有如下幾種:一是根據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:一是速度V,二是頻率F,三是波長λ。三者之間的關系如下:V=F.λ。波在同一種物質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。

    A、 超聲波塑焊機的應用,

    塑料加工中所用的超聲波,現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生融化,使接觸位塑料熔合,達到加工目的。

    B、 超聲波塑焊機結構

    超聲波塑焊機主要由如下幾個部分組成:發生器、氣動部分、程序控制部分,換能器部分。

    發生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉化成高頻(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。

    換能器部分是將發生器產生的高壓電波轉換成機械振動,經過傳遞、放大、達到加工表面。

    C.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,HORNSONTRODE)。

    ①換能器(TRANSDUCER):換能器的作用是將電信號轉換成機械振動信號。將電信號轉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,其優點是可做的功率容量大;缺點是轉化效率低,制作難度大,難于大批量工業生產。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發明,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換效率高,大批量生產等優點,缺點是制作的功率容量偏小?,F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過特別的設計;任何的改動均可能引致頻率、加工效果的改變,它們需專業制作。耐用根據所采用的材料不同,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。

    二:超聲波塑焊機工作原理:

    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生熱量,當此熱量足夠熔化工作時,停止超聲波發振,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20KHZ15KHZ,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。

    三:超聲波機構原理:

    220V,50HZ轉變為15KHZ(20KHZ)之高壓電能,利用震動子轉換成機械能。如此的機械振動,經由傳動子,焊頭傳至加工物,并利用空氣壓力,產生工作接面之摩擦效果。振動子和傳動子裝置在振筒內,外接焊頭,利用空壓系統和控制回路,在事先設定之條件下升降,以完成操作程序

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