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超声波焊机的组成部分和原理

发布日期:2016-08-26 00:00 来源: 点击:

超声波焊机主要由如下几个部分组成:发生器、气动部分、程序控制部分、换能器部分。发生器的主要作用是将工频50Hz的电源利用电子线路转化成高频(例如20KHz)的高压电波;气动部分的主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要;程序控制部分控制整部机器的工作流程,做到一致的加工效果;换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动,经过传递、放大、达到加工表面。

现在国内应用较多的发生器一般有两种:一种是以美国BRANSON 企业为代表,所采用的桥式功放电路,保护电路采用相位保护,工作频率一般为20KHz。其优点是电转换效率高,缺点是频率调节电感调节范围窄,频率跟踪性能较差;另一个缺点是功率不可能做得很大,最大也就是3KW 左右;另一种是台湾型机器,普遍采用B类功放、过流保护、桥式反馈。优点是功率可以做得较大(如4.2KW),频率跟踪性能好,大功率情况下一般采用15KHz的工作频率。缺点是电转化效率较低,15KHz的工作频率是人耳所能听到的,反映出噪声较大;另外还有瑞士、德国、日本的采用频率自动跟踪技术的机器。因其价格较高 ,国内并不常见。

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换能器部分由三部分组成:换能器(TRANSDUCER)、增幅器(又称二级杆、变幅杆,BOOSTER)、焊头(又称焊模,HORN或SONTRODE)。

① 换能器(TRANSDUCER):换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成振动摩擦焊接机机械振动信号有两种物理效应可以应用。A:磁致伸缩效应。磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用,其优点是可做的功率容量大;缺点是转化效率低,制作难度大,难于大批量工业生产。B:压电效应的反效应。压电陶瓷换能器具有转换效率高,大批量生产等优点,缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间,通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10μm左右。

② 变幅杆(BOOSTER):变幅杆本身就是一条金属柱,通过形状的设计,可以将换能器传递过来的振幅进行放大,达到加工塑料件所需能量振幅,相当于加热的温度,如金沙第一娱乐娱城官网常用的ABS、AS 塑料所需的加工振幅为20μm左右;尼龙、聚丙稀所需的加工振幅为50μm左右。

③ 焊头(HORN):焊头的作用是对于特定的塑料件制作,符合塑料件的形状、加工范围等要求。

换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长,所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计;任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变,所以需要专业制作。根据所采用的材料不同,尺寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有:钛合金、铝合金、合金钢等。热铆机由于超声波是不停地以20KHz左右高频振动的,所以材料的要求非常高,并不是普通的材料所能承受的。

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