当超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒数万次的高频振动。这种高频振动,通过上焊件,将超声能量传递到焊区。由于焊区的声阻较大,因此会产生局部高温。由于塑料的导热性较差,高温难以迅速散发,从而聚集在焊区,使两个塑料的接触面迅速熔化。在施加一定的压力后,这两个熔化的塑料接触面会融合成一体。当超声波停止作用后,持续施加压力几秒钟,使熔融的塑料凝固成型,从而形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的。焊接的强度可以接近原材料的强度。超声波塑料焊接的效果受到多个因素的影响,包括换能器焊头的振幅、施加的压力以及焊接时间。其中,焊接时间和焊头压力是可以调节的,而振幅则由换能器和变幅杆决定。这些因素之间存在一个相互作用的比较好值。当能量超过这个比较好值时,塑料的熔融量会增加,可能导致焊接物变形;若能量过小,则可能无法牢固焊接。同时,施加的压力也不能过大,比较好压力通常为焊接部分边长与边缘每1mm的比较好压力之积。 与机器人协作系统结合,超声波焊接可实现24小时无人化生产,降低人力成本40%。重庆塑料超声波焊接机源头
超声波发生器是超声波焊接设备的重心部件之一,其主要功能是将50/60赫兹的交流电转换为频率在15kHz至60kHz之间的高频电能。这一转换过程涉及复杂的电路设计和电子元件的协同工作,通过振荡电路、放大电路等,精确地产生所需频率和功率的电能信号,为后续的焊接过程提供能量基础。其性能的优劣直接影响到输出电能的稳定性和准确性,进而决定了焊接质量的好坏。例如,在对焊接质量要求极高的电子元件焊接中,就需要高精度、稳定性强的超声波发生器。天津自动化超声波塑料焊接机供应商航空航天领域应用于碳纤维复合材料构件的轻量化拼接。
超声波焊接频率一般处于15kHz到60kHz区间。频率的选择与材料类型和焊接要求紧密相关。硬质塑料适合使用较低频率,如15kHz或20kHz,这是因为较低频率能在硬质材料中产生较大的能量传递,更有效地使材料熔化;软质塑料则适合较高频率,如40kHz或60kHz,较高频率能在软质材料中更均匀地产生热量,避免局部过热。例如,在焊接硬质的ABS塑料时,15kHz的频率可能效果较好;而焊接软质的PVC塑料薄膜时,40kHz的频率能实现更质优的焊接效果。
超声波焊机原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号,通过换能系统,把信号转换为高频机械振动,加于塑料制品工件上,通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高,当温度达到此工件本身的熔点时,使工件接口迅速熔化,继而填充于接口间的空隙,当震动停止,工件同时在一定的压力下冷却定形,便达成焊接目的。超声波焊接机通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续,有些许保压时间,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料本体强度。超声波焊接机按照自动化水平可以分为自动焊接机、半自动超声波焊接机、手动焊接机,对于现代化企业来讲,自动化水平越高越有利于企业流水线生产,所以自动焊接机的使用是企业未来的一个趋势。 超声波焊接头与工件不直接接触,避免金属污染,适用于半导体等高洁净度场景。
超声波焊接设备的制造工艺复杂,涉及到高精度的电子元件、压电材料以及精密机械加工,导致设备价格相对昂贵,增加了企业的初始投资成本,对于一些小型企业或资金有限的企业而言,可能存在一定的经济压力。4.2.2 对操作人员要求高设备的操作和维护需要专业的技术人员,操作人员需熟悉超声波焊接的原理、设备的性能参数以及焊接工艺的调整方法。若操作不当,容易导致焊接质量不稳定甚至设备损坏,这就要求企业对操作人员进行系统的培训,增加了人力成本和培训成本。具备自检功能,实时监测振幅衰减判断焊接异常。江西工业超声波金属焊接机器
超声波焊接系统的智能频率调节功能,可适配不同厚度和材质的组合需求。重庆塑料超声波焊接机源头
超声波金属焊接属于固态焊接,焊接过程中金属母材不发生熔化。其原理是利用超声频率(超过16kHz)的机械振动能量,在静压力作用下,使金属表面的氧化膜破碎,同时金属表面原子在高频振动和压力作用下产生塑性变形,导致原子间距离减小,原子的扩散运动增强,从而在金属表面形成冶金结合。虽然焊接过程中也会产生一定的摩擦热,但热量不足以使母材熔化,只是使金属表面达到塑性状态,促进原子间的相互扩散和结合。这种焊接方式能够有效克服电阻焊接时产生的飞溅和氧化等问题,适用于铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料的焊接,如可控硅引线、熔断器片、锂电池极片和极耳等的焊接。重庆塑料超声波焊接机源头
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