振動-振幅-頻率

　在超聲波焊接過程中，將具有確定的振幅，力和持續(xù)時間的機械振動施加到待焊接的材料上。由于分子間和表面摩擦，產(chǎn)生熱量并使材料熔化。

　　超聲波焊接系統(tǒng)的核心是堆疊。它由壓電轉(zhuǎn)換器，增強器（振幅變換器）和超聲波發(fā)生器組成。堆棧隨著超聲頻率收縮和擴展。產(chǎn)生的振動是縱波。焊接工具的行程，即峰值位置和零位置之間的距離，被稱為振幅-在超聲波焊接中，振幅在5和50μm之間。

根據(jù)作為材料特性的聲速和頻率計算波長λ。

　　振幅的定義

　　幅度a定義為振蕩幅度的一半，即從零到峰值。

　　單位：千分尺[μm]

　　頻率的定義

　　頻率f是每單位時間的周期數(shù)

　　單位：赫茲[赫茲]

　　波長的定義

　　波長l（λ）是沿波的兩個相等狀態(tài)之間的距離。

　　單位：毫米[mm]

超聲波發(fā)生器運動的示意圖

臺州市錦亞機械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動摩擦焊接機，熱鉚焊接機，熱板焊接機，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實體公司。

什么是超聲波焊接？

熱塑性材料的超聲波焊接是利用機械振動由于分子摩擦而產(chǎn)生熱量的焊接技術(shù)。這些振動激發(fā)塑料中的分子，使它們開始移動。塑料變軟并開始熔化。組分通過粘合或形狀配合接合在壓力下短暫保持時間后，它們在分子狀態(tài)下牢固地結(jié)合在一起。

　　超聲波焊接技術(shù)：

　　已經(jīng)建立了超聲波連接技術(shù)作為整個塑料加工工業(yè)中的各種應(yīng)用中的技術(shù)熱塑性材料的連接方法。

　　由于：

　　高速處理

　　可重復(fù)的焊接結(jié)果

　　該技術(shù)是汽車，電氣，包裝，衛(wèi)生和過濾行業(yè)大批量生產(chǎn)的選擇。

　　如果零件材料和設(shè)計適合于超聲波工藝，則在強度，緊密度和視覺外觀方面特別實現(xiàn)良好的粘合質(zhì)量。這意味著從一開始它們必須設(shè)計成使得超聲波聚焦在焊接區(qū)域中。

超聲波塑膠焊接機的組成及應(yīng)用

超聲波塑料焊接機由氣壓傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)生器、換能器及工具頭和機械裝置等組成。

1、氣動傳動系統(tǒng)

包括有：過滹器、減壓閥、油霧器、換向器、節(jié)流閥、氣缸等。

工作時首先由空壓機驅(qū)動沖程氣缸，以帶動超聲換能器振動系統(tǒng)上下移動，動力氣壓在中小功率的超聲波焊接中氣壓根據(jù)焊接需要調(diào)定。

2、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由時間繼電器或集成電路時間定時器組成。接下來，與其他鉚接技術(shù)不同，nanoSTAKE由溫度而非時間準(zhǔn)確控制。主要功能是：一是控制氣壓傳動系統(tǒng)工作，使其焊接時在定時控制下打開氣路閥門，氣缸加壓使焊頭下降，以一定壓力壓住被焊物件，當(dāng)焊接完后保壓一段時間，然后控制系統(tǒng)將氣路閥門換向，使焊頭回升復(fù)位；二是控制超聲波發(fā)生器工作時間，本系統(tǒng)使整個焊接過程實現(xiàn)自動化，操作時只啟動按鈕產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖，便能自動地完在本次焊接全過程。整個控制系統(tǒng)的順序是：電源啟動一觸發(fā)控制信號 氣壓傳動系統(tǒng)，氣缸加壓焊頭下降并壓住焊觸發(fā)超聲發(fā)生器工作，發(fā)射超聲并保持一定焊接時間 去除超聲發(fā)射 繼續(xù)保持一定壓力時間 退壓，焊頭回升 焊接結(jié)束。

3、超聲波發(fā)生器

1） 功率較大的超聲波塑料焊接機，發(fā)生器信號采用鎖相式頻率自動跟蹤電路，使發(fā)生器輸出的頻率基本上與換能器諧振頻率一致。

2） 功率在500W以上的超聲波塑料焊接機所用發(fā)生器采用自激式功率振蕩器，也具有一定的頻率跟蹤能力。

4、超聲波塑料焊接機使用的聲學(xué)系統(tǒng)

1） 換能器

超聲波塑料焊接機用的聲學(xué)系統(tǒng)包括三個部分：1驅(qū)動部分2固定部分3工作部分。缺點2：提前期將超聲波集成到您的制造過程中并不是一夜之間的過程。在以上三個組成部分中，驅(qū)動是核心，一般采用螺栓夾緊的縱向振動換能器，其中半波長縱向振子與四分之一的波長縱向振子，半波長縱向振與半波長聚能器相連接組成一個全波長塑料焊接換能器，而四分之一波長縱向振子與四分之一波長聚能器相連，組成一個半波長換能器。

2） 工具頭

對不同的焊接對象需要有不同工具頭，不管是近場焊接還是傳輸焊接，只有半波長的工具頭才能使焊接端面達到較大的振幅。

工具頭，有帶振幅放大的和不帶振幅放大的兩種，塑料焊接機用聲學(xué)系統(tǒng)工具頭，所用材料通常為鋁合金，其端面鍍硬質(zhì)合金，功率較大時也有用鈦合金材料制成的，該材料疲勞強度比鋁合金高一倍多  

影響焊接質(zhì)量的因素及控制措施

（一）操作人員因素

這一因素對焊接工作來說就是焊工，也包括焊接設(shè)備的操作人員。這意味著更長的焊接周期或必要時更強大的超聲波焊接裝置，后者是優(yōu)選的。各種不同的焊接方法對焊工的依賴程度不同，手工操作占支配地位的手弧焊接，焊工操作技能的水平和謹慎認真的態(tài)度對焊接質(zhì)量至關(guān)重要。即使埋弧自動焊，焊接規(guī)范的調(diào)整和施焊也離不開人的操作。由于焊工質(zhì)量意識差、操作粗心大意，不遵守焊接工藝規(guī)程，操作技能差等都可能影響焊接質(zhì)量。控制措施可以從以下幾方面著手：

1.加強質(zhì)量意識教育，提高責(zé)任心和一絲不茍的工作作風(fēng)，并建立質(zhì)量責(zé)任制。

2.定期進行崗位培訓(xùn)，從理論上認識執(zhí)行工藝規(guī)程的重要性，從實踐上提高操作技能。

3.加強焊接工序的自檢與專職檢查。

4.執(zhí)行焊工考試制度，堅持持證上崗，建立焊工技術(shù)檔案。

（二）機器設(shè)備因素

機器設(shè)備這一因素對焊接來說就是各種焊接設(shè)備。整個過程通常非?？欤⑶遗c其他焊接技術(shù)相比具有一些特定的優(yōu)勢。焊接設(shè)備的性能，它的穩(wěn)定性與可靠性對焊接質(zhì)量會產(chǎn)生一定影響，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機械化、自動化高的設(shè)備，由于對它的依賴性更高，因此要求它有更好、更穩(wěn)定的性能。在壓力容器質(zhì)量體系中，要求建立包括焊接設(shè)備在內(nèi)的各種在用設(shè)備的定期檢查制度。包括以下幾個方面：

1.定期的維護、保養(yǎng)和檢修。

2.定期校驗焊接設(shè)備上的電流表、電壓表、氣體流量計等計量儀表。

3.建立設(shè)備狀況的技術(shù)檔案。 4.建立設(shè)備使用人員責(zé)任制。

（三）材料因素

焊接使用的材料包括各種被焊材料，也包括各種焊接材料、還有與產(chǎn)品配合使用的各種外購或外協(xié)加工的零部件。通過使用超高頻聲波，塑料通過摩擦被局部加熱，并且變形以滿足規(guī)格。焊接生產(chǎn)中使用這些材料的質(zhì)量是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提。從質(zhì)量管理的觀點出發(fā)，為了保證焊接質(zhì)量，從生產(chǎn)過程的起始階段，即投料之前就要把好材料關(guān)。主要有以下一些控制措施：

1.加強原材料的進廠驗收和檢驗。

2.建立嚴格的材料管理制度。

3.實行材料標(biāo)記移植制度，以達到材料的追溯性。

4.擇優(yōu)選擇信譽、質(zhì)量好而且穩(wěn)定的供應(yīng)廠和協(xié)作廠進行訂貨和加工。

（四）工藝方法因素

焊接質(zhì)量對工藝方法的依賴性較強，在影響工序質(zhì)量的各因素中占有更重要的地位。其影響主要來自兩個方面：一方面是工藝制訂的合理性；另一方面是執(zhí)行工藝的嚴肅性。

某一產(chǎn)品或某種材料的焊接工藝的制定，首先要進行焊接工藝評定，然后根據(jù)評定合格的工藝評定報告和圖樣技術(shù)要求制訂焊接工藝規(guī)程、編制焊接工藝說明書或焊接工藝卡。這些以書面形式表達的各種工藝參數(shù)是指導(dǎo)施焊時的依據(jù)，它是模擬生產(chǎn)條件所作的試驗和長期積累的經(jīng)驗以及產(chǎn)品的具體技術(shù)要求而編制出來的，是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。松動的螺柱或接頭會導(dǎo)致過載或間歇性操作，而過度擰緊會導(dǎo)致材料變形，從而縮短部件的使用壽命。在此基礎(chǔ)上需要保證的另一方面是貫徹執(zhí)行焊接工藝的嚴肅性。在沒有充分根據(jù)的情況下不得隨意變更工藝參數(shù)，即使確需改變，也必須履行一定程序和手續(xù)。不正確的焊接工藝固然不能保證焊接質(zhì)量，即使有經(jīng)評定驗證是正確合理的工藝規(guī)程，不嚴格執(zhí)行，同樣也不能得到合格的質(zhì)量。兩者相輔相成，相互依賴，不能忽視或偏廢任何一個方面。其主要控制措施有：

1.按有關(guān)規(guī)定進行焊接工藝評定。

2.選擇有經(jīng)驗的焊接技術(shù)人員編制所需的工藝文件。

3.加強施焊過程中的管理與檢查。

4.按要求制作焊接產(chǎn)品試板以檢驗工藝方法的正確性與合理性。

（五）環(huán)境因素

在特定環(huán)境下，焊接質(zhì)量對環(huán)境的依賴性也是很大的。通常，當(dāng)加熱板在高溫下運行并涂有高溫不粘涂層時，材料會迅速燃燒，不會造成任何問題。因為焊接操作常常在室外露天進行，必然受到外界自然條件，如溫度、濕度、風(fēng)力及雨雪天氣的影響，在其它因素一定的情況下，有可能單純因環(huán)境因素造成焊接質(zhì)量問題。環(huán)境因素的控制措施比較簡單，當(dāng)環(huán)境條件不符合規(guī)定要求時，如風(fēng)力較大或雨雪天氣可暫時停止焊接工作或采取有效防護措施后再進行焊接，過低的氣溫可對工件適當(dāng)預(yù)熱等。

以上五個大的方面還可以做許多細分，總結(jié)經(jīng)驗并記錄下來以備之后查用。

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