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超聲波焊接原理 超聲波焊接是熔接熱塑性塑料技制品的高科技技術，各種熱塑性膠件均可使用超聲波焊接處理，而不需加溶劑，粘接劑或其他輔助品，其優點是增加多倍生產率，降低成本，提高產品質量。超聲波塑膠焊接原理:由發生器產生20KHZ，（或15KHZ）的高壓，高頻信號，通過換能系統，把信號轉換為高頻機械振動，加于塑料制品工件上，通過工作表面及內在分子間的磨擦而使傳導到接口的溫度升高，當溫度達到此工件本身的熔點時，使工件焊接口迅速溶化，繼而填充于接口間的空隙，當振動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定型，便達成完美的焊接。 超聲波技術原理 超聲波塑料焊機技術先進前景廣闊當代社會，塑料的各種制品，已滲透到人們日常生活的各個領域，同時也被廣泛應用到航空、船舶、汽車、電器、包裝、玩具、電子、紡織等行業。然而，由于注塑工藝等因素的限制，在相當一部分形狀復雜的塑料制品不能一次注塑成型，這就需要粘接，而沿用多年的塑料粘接和熱合工藝又相當落后，不僅效率低，且粘接劑還有一定的毒性，引起環境污染和勞動保護等問題。傳統的這種工藝已不能適用現代塑料工業的發展需要，于是一種新穎的塑料加工技術超聲波塑料焊接以其高效、優質、美觀、節能等優越性脫穎而出。 超聲波塑料焊接機在焊接塑料制品時，即不要填加任何粘接劑、填料或溶劑，也不消耗大量熱源，具有操作簡便、焊接速度快、焊接強度高、生產效率高等優點。因此，超聲波焊接技術越來越廣泛地獲得應用。 一、 超聲波塑料焊接機的工作原理。 當超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區，由于焊區即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發，聚集在焊區，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時間和焊頭壓力是可以調節的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個量相互用有個適宜值，能量超過適宜值時，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能達大。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。 二、 超聲波塑料焊接的方法 1、 熔接法 超聲波振動隨焊頭將超聲波傳導至焊件，由于兩焊件處聲阻大，因此產生局部高溫，使焊件交界面熔化。在一定壓力下，使兩焊件達到美觀、快速、堅固的熔接效果。 2、 埋插法 螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬，經高速振動，使金屬物直接埋入成型塑膠內，同時將塑膠熔化，其固化后完成埋插。 3、 鉚接法 欲將金屬和塑料或兩塊性質不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅固。 4、 點焊法 利用小型焊頭將兩件大型塑料制品分點焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓于兩件塑料工件上，從而達到點焊的效果。 5、 成型法 利用超聲波將塑料工件瞬間熔化成型，當塑料凝固時可使金屬或其它材質的塑料牢固。 6、 切除法 利用焊頭及底座的特別設計方式，當塑料工件剛射出時，直接壓于塑料的枝干上，通過超聲波傳導達到切除的效果。 三、 起聲波塑料焊接機的組成及其作用 超聲波塑料焊接機由氣壓傳動系統、控制系統、超聲波發生器、換能器及工具頭和機械裝置等組成。 1、氣動傳動系統 包括有：過滹器、減壓閥、油霧器、換向器、節流閥、氣缸等。 工作時首先由空壓機驅動沖程氣缸，以帶動超聲換能器振動系統上下移動，動力氣壓在中小功率的超聲波焊接中氣壓根據焊接需要調定。 2、控制系統 控制系統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，然后控制系統將氣路閥門換向，使焊頭回升復位；二是控制超聲波發生器工作時間，本系統使整個焊接過程實現自動化，操作時只啟動按鈕產生一個觸發脈沖，便能自動地完在本次焊接全過程。整個控制系統的順序是：電源啟動一觸發控制信號 氣壓傳動系統，氣缸加壓焊頭下降并壓住焊觸發超聲發生器工作，發射超聲并保持一定焊接時間 去除超聲發射 繼續保持一定壓力時間 退壓，焊頭回升 焊接結束。 3、超聲波發生器 1） 功率較大的超聲波塑料焊接機，發生器信號采用鎖相式頻率自動跟蹤電路，使發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 1） 換能器 超聲波塑料焊接機用的聲學系統包括三個部分：1驅動部分2固定部分3工作部分。在以上三個組成部分中，驅動是核心，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最大的振幅。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工具頭，所用材料通常為鋁合金，其端面鍍硬質合金，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。 四、 超聲波塑料焊接機的型號和規格 超聲波塑料焊接機由于使用場合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一樣，其規格也是各式各樣的。其輸出功率從手工焊接機的幾十瓦到大型機的幾千瓦頻率一般在15KHz到40KHz范圍內。 超聲波塑料焊接的原理和理論 超聲波焊接是如何工作的？ 超聲波焊接原理是通過超聲波發生器將50/60赫茲電流轉換成15、20、30或40千赫茲電能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的調幅器裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區域，振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能，將塑料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜。 一套超聲波焊接系統的主要組件包括超聲波發生器，換能器/調幅器/焊頭三聯組，模具和機架 線性振動摩擦是如何工作的？ 線性振動摩擦焊接利用在兩個待焊工件接觸面所產生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下，一個工件在另一個表面以一定的位移或振幅往復的移動。一旦達到預期的焊接程度，振動就會停止，同時仍舊會有一定的壓力施加于兩個工件上，使剛剛焊接好的部分冷卻、固化，從而形成緊密地結合。 軌道式振動摩擦是如何工作的？ 軌道式振動摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法。在進行軌道式振動摩擦焊接時，上部的工件以固定的速度進行軌道運動向各個方向的圓周運動。運動可以產生熱能，使兩個塑料件的焊接部分達到熔點。一旦塑料開始熔化，運動就停止，兩個工件的焊接部分將凝固并牢牢的連接在一起。小的夾持力會導致工件產生最小程度的變形，直徑在10英寸以內的工件可以用應用軌道式振動摩擦進行焊接。 超聲波焊接與塑料特性 - 超聲波焊接是熔接熱塑性塑料制品的高科技技術，各種熱塑性膠件均可使用超聲波熔接處理，而不需加溶劑，粘接劑或其它輔助品。其優點是增加多倍生產率，降低成本，提高產品質量及安全生產。 超聲波塑膠焊接原理是由發生器產生20KHZ（或15KHZ）的高壓、高頻信號、通過換能系統，把信號轉換為高頻機械振動，加于塑料制品工件上，通過工件表面及內在分子間的摩擦而使傳送到接口的溫度升高，當溫度達到此工件本身的熔點時，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的空隙，當振動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形，便達成完美的焊接效果。 材 料 塑料熔接特性 材 料 塑料熔接特性 ABC 丙烯晴丁二烯 苯藝烯共聚物 質輕，兼具軔性，剛性與耐化學品 性，用途廣泛，此材質導熱性佳， 特別適合超聲波溶接。 General purpose ps 一般聚苯乙烯 比重輕，對水及化學物之抗 蝕性強，安定、絕緣性佳， 特別適合于射出及押出成形， 常用于玩具、裝飾品、盂洗設 備、磐子、透鏡、浮動輪等的 制造。由于彈強性系數高，適 合超聲波熔接。 Acrylics 壓克力 硬度大、耐重擊、不受酸之作用， 有高度光學明晰性，著色性良好， 常用于汽車尾燈、義表板、獎章、 水龍頭把手等。用于超聲波溶接 時，須注意衰明度問題。 Impact ps 耐重擊聚苯乙烯 Acetal 縮 醛 抗張及耐壓強度高，耐磨性佳， 最具強軔及強性，常用作接練、 螺絲、軸承、滾筒、廚房用具等， 因磨系數低，用超聲波熔接時需 高振動幅度及較長的熔接時間。 20-30% glass Filled PS 玻織強化聚苯乙烯 Celluloeics 酯酸織維性物質 超聲波振動時材質易變化變色，接 觸面不易吸收能量，熔接較困難。 Unmodified PP 聚丙烯 比重輕，有良好絕緣性，強度 高，能耐熱及化學劑的侵蝕， 抽絲后可制成繩綱等織品。制 品有玩具、行李箱、音樂外殼 、電氣絕緣物、食品包裝等。 本材質因彈性系數低，易衰減 聲波振動，較難熔接。 Noryl 聚苯醚 性極軔、電性佳、絕緣度高，常用 為電子零件等。因熔點高，所需熔 接時間長，振幅高。 Filled pp 強化聚丙烯 Nylon 尼龍 材質強軔，耐磨損，摩擦系數極低 ，耐酸，常用作軸承、齒輪、管子 、廚房用具、毛刷等。用超聲波溶 接時，因熔點高，所需熔接時間長 ，熔接前先經烘乾會較易熔接。 PVC聚氯乙烯 電性侍，耐弱化學品，低溫性 佳，具難燃性，常用于各種合 成皮軟管、料膜等，材質柔軟 ，易衰減聲波振動，熔接面易 劣化。 P.C. 聚碳酸脂 耐熱，有絕佳透明性，拉伸及曲折 強度高，常用于鏡片，如熱管、過 濾器等。因熔接點高，所需熔接時 間長。由于材質具吸濕性，熔接前 應先烘乾。 Polyster聚酸脂 熔接能量大 High Density PE 高密度聚乙烯 比重小，在低溫及室溫下富柔曲性 ，防水、防蝕、可制成各種顏色。 價格低的