超聲波焊接機(jī)工作原理
來源:超聲波焊接機(jī)??發(fā)布時(shí)間：2019-12-10 10:52??點(diǎn)擊：
我們知道正確的波的物理定義是：振動(dòng)在物體中的傳遞形成波。這樣波的形成必須有兩個(gè)條件：一是振動(dòng)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(dòng)方向和傳播方向來分類。當(dāng)振動(dòng)方向與傳播方向垂直時(shí)，稱為橫波。當(dāng)振動(dòng)方向與傳播方向一致時(shí)，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(gè)范圍之內(nèi)的波叫做聲波。低于這個(gè)范圍的波叫做次聲波，超過這個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)也就不同。另外，還需要考慮的一點(diǎn)就是波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠(yuǎn)，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(gè)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(dá)到加工目的。
2、 超聲波焊機(jī)的組成部分和原理
超聲波焊接機(jī)主要由如下幾個(gè)部分組成：發(fā)生器、氣動(dòng)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(dòng)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(jī)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(jī)械振動(dòng)，經(jīng)過傳遞、放大、達(dá)到加工表面。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的發(fā)生器一般有兩種：一種是以美國(guó)BRANSON公司為代表，所采用的橋式功放電路，保護(hù)電路采用相位保護(hù)，工作頻率一般為20KHZ。其優(yōu)點(diǎn)是電轉(zhuǎn)換效率高，缺點(diǎn)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(gè)缺點(diǎn)是功率不可能做得很大，最大也就是3KW左右；另一種是臺(tái)灣型機(jī)器，普遍采用B類功放、過流保護(hù)、橋式反饋。優(yōu)點(diǎn)是功率可以做得較大（如4.2KW），頻率跟蹤性能好，大功率情況下一般采用15KHZ的工作頻率。缺點(diǎn)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(guó)、日本的采用頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)的機(jī)器。因其價(jià)格較高 ，國(guó)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(jí)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(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)信號(hào)。將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)信號(hào)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(diǎn)是可做的功率容量大；缺點(diǎn)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(diǎn)，缺點(diǎn)是制作的功率容量偏小。現(xiàn)有的超聲波機(jī)器一般都采用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器是用兩個(gè)金屬的前后負(fù)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(jì)，可以將換能器傳遞過來的振幅進(jìn)行放大，達(dá)到加工塑料件所需能量振幅，相當(dāng)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(duì)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(jì)為所工作的超聲頻率的半波長(zhǎng)，所以它們的尺寸和形狀均要經(jīng)過特別的設(shè)計(jì)；任何的改動(dòng)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(huì)有所不同。適合做
超聲波換能器、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(dòng)的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。
