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cosmo stm超聲波焊接機(jī)原理
利用超聲波的塑料焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車零部件、家電、通訊設(shè)備、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、包裝產(chǎn)品和紡織產(chǎn)品等領(lǐng)域。在這里，我們將簡(jiǎn)單解釋一下超聲波焊接是一種什么樣的技術(shù)的原理，希望您對(duì)超聲波焊接的理解能加深一點(diǎn)，以供日后參考。
超聲波焊接一般只對(duì)熱塑性樹脂有效，不能應(yīng)用于熱固性樹脂。但是，雖然可以使用超聲波連接鋁和銅等金屬，但原理與這里所說的“焊接"不同，請(qǐng)看他們。
在超聲波焊接中，以下三個(gè)要素是影響焊接的重要因素。
超聲波焊接 = 焊接時(shí)間 x 幅度 x 壓力
焊接時(shí)間是施加超聲波振動(dòng)的時(shí)間，振幅是超聲波振動(dòng)的大小，壓力是施加在工件上的載荷。這三個(gè)元素都是不可少的，它們的組合極大地改變了焊接強(qiáng)度。
有時(shí)我會(huì)被問到，“超聲波焊接可以在沒有接觸的情況下進(jìn)行嗎？但是，由于超聲波焊接總是需要壓力，因此只有在將焊頭施加到工件上并施加壓力時(shí)才會(huì)產(chǎn)生摩擦熱。
另外，也有人認(rèn)為施加超聲波振動(dòng)的喇叭發(fā)熱后進(jìn)行焊接，但喇叭等振動(dòng)體處于常溫狀態(tài)，焊接只產(chǎn)生摩擦熱。
其次，與超聲波焊接有關(guān)的因素有以下幾個(gè)。
● 頻率
是每秒振動(dòng)的次數(shù)，單位是Hz（赫茲）。在 20 kHz 時(shí)，它每秒振動(dòng) 20,000 次。
較低的頻率可以處理較大的零件，但對(duì)工件的影響更大。
| 因超聲波頻率不同而產(chǎn)生的特性 | ||
| 低的 | 頻率 | 高的 |
| 大的 | 適用工件尺寸 | 小的 |
| 大的 | 振蕩器和振蕩器的最大輸出 | 小的 |
| 大的 | 最大振幅 | 小的 |
| 大的 | 工作損壞 | 小的 |
| 大的 | 焊接時(shí)的噪音 | 小的 |
| 大的 | 設(shè)備尺寸 | 小的 |
● 輸出
一般情況下，表示振蕩器規(guī)格的輸出是該振蕩器的最大輸出，應(yīng)視為與汽車的最大輸出相同。換言之，在使用 2000W 的振蕩器進(jìn)行焊接時(shí)，并非總是以 2000W 的輸出進(jìn)行焊接。
焊接所需的輸出由工作量、壓力、振幅等負(fù)載條件決定，振蕩器根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)改變振蕩輸出。
當(dāng)對(duì)喇叭的前端施加負(fù)載時(shí)，喇叭和振動(dòng)堆棧的聲阻抗會(huì)增加，從而產(chǎn)生更高的振蕩輸出。
當(dāng)這個(gè)振蕩輸出快要超過振蕩器的最大輸出時(shí)，保護(hù)電路被激活并發(fā)生過載錯(cuò)誤。
以超聲波焊機(jī)振蕩器為例，即使最大輸出為3000W，實(shí)際焊接輸出為200W左右，也沒有問題。但是，一般來說，振蕩器的輸出越高，設(shè)備的價(jià)格就越高。選擇振蕩器。
● 振蕩時(shí)間（焊接時(shí)間）
這是超聲波的振蕩時(shí)間，通常焊接時(shí)間越長(zhǎng)，熔化越好，焊接強(qiáng)度越高，越脆，反之，焊接強(qiáng)度下降。
在焊接要求氣密性和水密性的工件時(shí)，如果出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，由于毛細(xì)作用，會(huì)從該部位發(fā)生滲漏。設(shè)置最短的時(shí)間來獲得所需的焊接強(qiáng)度也很好，因?yàn)檫@也會(huì)導(dǎo)致毛刺的產(chǎn)生。
盡量保持在 1 秒或更短。
● 冷卻時(shí)間（保持時(shí)間）
即使在超聲波的振蕩停止后，通過繼續(xù)對(duì)焊接部分加壓和冷卻，也可以提高焊接強(qiáng)度。
換言之，如果沒有提供足夠的冷卻時(shí)間，熔化的樹脂會(huì)在膨脹的同時(shí)重新凝固，在內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，無法獲得足夠的強(qiáng)度。
通常情況下，焊接硬質(zhì)樹脂時(shí)較短，焊接柔性樹脂時(shí)較長(zhǎng)。
● 振幅
超聲波從喇叭前端傳到工件的振幅。
振幅越高，焊接性越好，但如果振幅太大，工件可能會(huì)出現(xiàn)劃痕和裂紋，損壞物品的可能性很大，所以要小心。
喇叭的材質(zhì)也有限制，在20kHz時(shí)，振幅100μm（PP）用鈦喇叭沒有問題，但用鐵或鋁喇叭，內(nèi)應(yīng)力超過屈服應(yīng)力值基材。這增加了發(fā)生裂紋（疲勞斷裂）的可能性。
在高振幅的情況下，振蕩輸出相對(duì)較高，在低振幅的情況下，焊接時(shí)的輸出也較低。
幅度也有一個(gè)閾值，焊接某種樹脂材料需要一個(gè)最小幅度。如果您沒有給出高于此閾值的幅度，即使您增加時(shí)間或壓力，您也無法焊接。特別是在焊接結(jié)晶性樹脂的情況下，需要高振幅來破壞樹脂的分子結(jié)構(gòu)。
振幅受喇叭的形狀和放大器的放大倍數(shù)影響很大，通過振蕩器的功率控制功能進(jìn)行微調(diào)。
● 外加壓力（負(fù)載）
這是從焊頭前端傳遞到工件的機(jī)械動(dòng)力之一，外加壓力低則相對(duì)輸出低，高則輸出高。設(shè)置壓力以匹配要焊接的工件，因?yàn)樗c幅度相關(guān)。
手持式超聲波焊接機(jī)用手施加負(fù)載，但在手工工作的情況下，壓力往往不穩(wěn)定，導(dǎo)致焊接不均勻。
標(biāo)準(zhǔn)超聲波焊接機(jī)使用氣缸作為壓力機(jī)構(gòu)。
壓力越高，焊接時(shí)間越短。但是，如果壓力高，能量導(dǎo)向器（ED）只會(huì)塌陷，不會(huì)全部熔化，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不足和工件變形。你必須這樣做在你繼續(xù)之前的東西。
相反，如果壓力過低，則會(huì)低于氣缸的可用范圍，運(yùn)行可能會(huì)變得不穩(wěn)定。此外，樹脂不會(huì)發(fā)熱，不能焊接，除非施加超過一定水平的壓力，因此必須在觀察焊接狀態(tài)的同時(shí)將壓力設(shè)置為適當(dāng)?shù)闹怠?/span>
