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，多頭非標型超聲波塑料焊接機，以及非標準設備、自動化設備、治具等研發(fā)、設計、制造及銷售為一體的技術服務性實體公司。

（一）、通過外加熱源方式軟化的焊接技術有以下幾種：

1.熱板焊接

可能是較簡單的塑料焊接技術，但這種方式特別適合于需要大面積焊接面的大型塑料件的焊接，一般是平面電熱板將需焊接的兩平面熔融軟化后迅速移去電熱板合并兩平面并加力至冷卻。這種方法焊接裝置簡單，焊接強度高，制品、焊接部的形狀設計相對來說比較容易。但由于熱板產(chǎn)生的熱量使制品軟化，周期較長；熔融的樹脂會粘附到電熱板上且不易清理（電熱板表面涂F4可減輕這種現(xiàn)象），時間長了形成雜質(zhì)影響粘接強度；需嚴格控制壓力和時間保證適當?shù)娜廴诹?；當不同種類的樹脂或金屬與樹脂相接合進，會出現(xiàn)強度不足的現(xiàn)象。檢查產(chǎn)品，如果不理想，將相同的調(diào)節(jié)器加或減一點，直到滿足要求。

2.熱風焊接

當熱風氣流直接吹向接縫區(qū)時，導致接縫區(qū)與母材同材質(zhì)的填充焊絲熔化。通過填充材料與被焊塑料熔化在一起而形成焊縫。這種焊接方法焊接設備輕巧容易攜帶，但對操作者的焊接技能要求比較高。

3.熱棒和脈沖焊接

這兩項技術主要用在連接厚度較小的塑料薄膜的焊接。并且這兩種方法相似，都是將兩片薄膜緊壓在一起，利用熱棒或鎳鉻絲產(chǎn)生的瞬間熱量完成焊接。

（二）、通過機械運動方式軟化完成焊接的方法有：

1.按運動軌道可分為直線型和旋轉型

直線型可用于直線焊縫的焊接和平面焊接的焊接，旋轉型可用于圓形焊縫的焊接。在利用壓力下的兩部分在磨擦過程中產(chǎn)生的磨擦熱量使接觸部分的塑料熔融軟化，對正固定直到凝結牢固。

2.超聲波焊接

超聲波焊接就是使用高頻機械能軟化或熔化接縫處的熱塑性塑料。如果焊縫冷卻時間過長，它們會在其表面開始形成表皮，從而抑制兩個部件上的半熔融材料混合并形成強焊縫。被連接部分在壓力作用下固定在一起，然后再經(jīng)過頻率通常為20或40千赫的超聲波振動，換能器把大功率振動信號，轉換為相應的機械能，施加于所需焊接的塑料件的接觸界面，焊件接合處劇烈擦瞬間產(chǎn)生高熱量，從而使分子交替熔合，從而達到焊接效果。

   超聲波焊接過程很快，焊接時間不到一秒，并且很容易實現(xiàn)自動化，在電子、電器、汽車零件、塑料玩具、文具用品、日用品、工藝品、化妝品等各個行業(yè)廣泛應用。

   運動方式焊接是一種自動焊接過程，都需要專用焊接設備。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，操作工即可穩(wěn)定生產(chǎn)。其優(yōu)點是：快速、靈活、焊接過短穩(wěn)定且不需焊劑或保護氣體，也不產(chǎn)生有害氣體或熔渣，產(chǎn)品焊接質(zhì)量有保證。

超聲波塑膠焊接機的組成及應用

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。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。有些組件可能非常小巧，如閃存驅(qū)動器和入耳式耳機，而可以超聲波焊接的較大組件通常不超過6x8英寸。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系統(tǒng)

1） 換能器

超聲波塑料焊接機用的聲學系統(tǒng)包括三個部分：1驅(qū)動部分2固定部分3工作部分。例如，使用混合機器可以完全消除固體摩擦，因此您可以獲得一致的物料流，而無需局部熔化區(qū)。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