特點(diǎn)當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí),會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng),這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng),通過(guò)上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大,因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差,一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā),聚集在焊區(qū),致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后,讓壓力持續(xù)幾秒鐘,使其凝固成型,這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈,達(dá)到焊接的目的,焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅,所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素,焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的,振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值,能量超過(guò)適宜值時(shí),塑料的熔解量就大,焊接物易變形;若能量小,則不易焊牢,所加的壓力也不能太大。這個(gè)壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的壓力之積
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(lèi)一般有如下幾種:一是根據(jù)振動(dòng)方向和傳播方向來(lái)分類(lèi)。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(lèi),我們知道人耳敏感的聽(tīng)覺(jué)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(guò)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
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(guò)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(guò)傳遞、放大、達(dá)到加工表面。
3.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(wàn)壓電陶瓷換能器的發(fā)明,使壓電效應(yīng)反效應(yīng)的應(yīng)用得以采納。壓電陶瓷換能器具有轉(zhuǎn)換,大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是制作的功率容量偏小?,F(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(guò)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(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(guò)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,它們需制作。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(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。
二:超聲波工作原理:
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(chǎn)生熱量,當(dāng)此熱量足夠熔化工作時(shí),停止超聲波發(fā)振,此時(shí)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20KHZ和15KHZ,其中20KHZ仍在人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)之外,故稱為超聲波,但15KHZ仍在人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍只內(nèi)。
三:超聲波機(jī)構(gòu)原理:
將220V,50HZ轉(zhuǎn)變?yōu)?5KHZ(或20KHZ)之高壓電能,利用震動(dòng)子轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。如此的機(jī)械振動(dòng),經(jīng)由傳動(dòng)子,焊頭傳至加工物,并利用空氣壓力,產(chǎn)生工作接面之摩擦效果。振動(dòng)子和傳動(dòng)子裝置在振筒內(nèi),外接焊頭,利用空壓系統(tǒng)和控制回路,在事先設(shè)定之條件下升降,以完成操作程序。
四:組件功用說(shuō)明:
1.調(diào)整及壓力表:工作壓力之指示及調(diào)整壓力用。
2.聲波調(diào)整:調(diào)整振動(dòng)子系與發(fā)振回路之共振匹配,使轉(zhuǎn)換效率達(dá)到理想。
3.振幅表:顯示聲波空載或負(fù)載工作之振幅強(qiáng)弱。
4.電源開(kāi)關(guān)及燈:電源開(kāi)關(guān)之控制,及指示開(kāi)路之信號(hào)
5.選擇開(kāi)關(guān)(自動(dòng)/手動(dòng)/聲波檢查):自動(dòng)或手動(dòng)之選擇,及作聲波空載檢視之按紐。
6.聲波出力調(diào)整紐:聲波出力段數(shù)之設(shè)定用,1~2段為一般使用,3~4段為強(qiáng)力輸出用。
7.聲波過(guò)載燈:顯示聲波過(guò)載之不正常,需做聲波調(diào)整,至過(guò)載燈不會(huì)顯示為止。(若仍無(wú)法解除,請(qǐng)來(lái)電洽詢)
8.頻率指示:調(diào)試機(jī)器時(shí)做機(jī)器頻率顯示
9焊頭:傳動(dòng)振動(dòng)能量于工作物之上,使之熔接。
10上升/下降緩沖調(diào)整:調(diào)整孔位于機(jī)臺(tái)側(cè)面可適當(dāng)調(diào)整,使升降慣性適中。
11下降速度調(diào)整:調(diào)整合理適當(dāng)之下降工作速度用。
12熔接位置視窗:檢視正常熔接時(shí)焊頭壓附工作物之狀況。
13.點(diǎn)微調(diào)螺絲:在熔接熔化塊,或外形尺寸需時(shí)使用可限制汽缸之下降。
14水平微調(diào)螺絲:調(diào)整此四支螺絲,可使焊頭平均壓附在工作物上。
19輸出電纜及插座:聯(lián)接機(jī)體振動(dòng)子系統(tǒng)與發(fā)振箱線路用。
20控制電纜及插座:聯(lián)接機(jī)體控制單元與發(fā)振箱自動(dòng)控制回路用。
21接地螺母:電子回路之接地線連接用,漏電時(shí)之安全保障。
22保險(xiǎn)絲座:電子線路之過(guò)載保護(hù)。
五:機(jī)器安裝法:
1.將發(fā)振箱放置于機(jī)體附近操作員易于觀察及調(diào)整之處。
2.接地:將地線一端接地,另一端接于發(fā)振箱后面之接地旋鈕。
3.發(fā)振箱與機(jī)體聯(lián)接:將機(jī)體之輸出電纜插頭及控制電纜插頭接于發(fā)振箱插座及機(jī)體插座上
4.接空壓源:將高壓氣壓管引清凈干燥之空壓源與熔接機(jī)體上空氣濾清器入口接頭以管束結(jié)合鎖緊。
5.接電源:發(fā)振箱后面之電源線及插頭,請(qǐng)接上AC220V,∮60/50HZ電源。
六:各部調(diào)整及熔接前準(zhǔn)備工作:
1.裝焊頭:
(1)先將換能器(CONE)及焊頭(HORN)以及焊頭螺絲,以酒精或汽油擦洗干凈,再將焊頭螺絲及換能器,焊頭結(jié)合面抹上一層薄薄的黃油脂再將焊頭螺絲鎖于焊頭上。注意:換能器,焊頭之結(jié)合面若有損傷時(shí),振動(dòng)之傳達(dá)效率會(huì)遞減,應(yīng)謹(jǐn)保養(yǎng)。
(2)再緊固4支焊頭水平調(diào)整螺絲,將換能器固定在其旋轉(zhuǎn)范圍之中間位置處。
(3)把焊頭用手旋入換能器到不能回轉(zhuǎn)為止。
(4)以焊頭鎖緊扳手焊頭旋緊(約300Kg/cm之扭力),此時(shí)特別注意不讓換能器旋轉(zhuǎn),以防止轉(zhuǎn)梢扭斷。(若發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)則4支焊頭水平調(diào)整螺絲要再緊固些)。
特點(diǎn)當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí),會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng),這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng),通過(guò)上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大,因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差,一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā),聚集在焊區(qū),致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后,讓壓力持續(xù)幾秒鐘,使其凝固成型,這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈,達(dá)到焊接的目的,焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅,所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素,焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的,振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值,能量超過(guò)適宜值時(shí),塑料的熔解量就大,焊接物易變形;若能量小,則不易焊牢,所加的壓力也不能太大。這個(gè)壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的壓力之積
特點(diǎn)當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí),會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng),這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng),通過(guò)上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大,因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差,一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā),聚集在焊區(qū),致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后,讓壓力持續(xù)幾秒鐘,使其凝固成型,這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈,達(dá)到焊接的目的,焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅,所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素,焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的,振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值,能量超過(guò)適宜值時(shí),塑料的熔解量就大,焊接物易變形;若能量小,則不易焊牢,所加的壓力也不能太大。這個(gè)壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的壓力之積