超声波焊接机培训资料

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 超声波焊接机知识超声波塑料焊接机的工作原理。 当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，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，让压力持续几秒钟，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强度。超声波塑

2、料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因 素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能达大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。超声波焊接原理基本原理是利用换能器，使高频电子能转换为高频机械振动，超声波焊接是在塑胶组件上，通过二万周/秒（20KHZ）之高频振动，使塑胶和塑料胶和金属而产生一秒钟二万次的高速熟磨擦，令塑胶溶合。按其方式可分为直接与传导二种熔接法。 直接熔接：即先使材质如线或带相互重叠，固定于塑胶熔接机之夹具

3、上，让其能量转换器（HORN）直接在上面产生音波振动效能而熔接。超声波在塑料加工中的应用原理：塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。 超声波焊机的组成部分超声波焊接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。换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。A：磁致伸缩效应。B：压电效应的

4、反效应。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。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。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10m左右。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

5、别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作。耐用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。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。超声波工作原理：热可塑性塑料的超声波加工，是利用工作接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此时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频率有20KHZ和15KHZ，其中20KHZ仍在人类听觉之外，故称为超声波，但15KHZ仍在人类听觉范围只内。超声波机构原理：将2

6、20V，50HZ转变为15KHZ（或20KHZ）之高压电能，利用震动子转换成机械能。如此的机械振动，经由传动子，焊头传至加工物，并利用空气压力，产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在振筒内，外接焊头，利用空压系统和控制回路，在事先设定之条件下升降，以完成操作程序。组件功用说明：1.延迟时间设定：调整开始发振时间，在限制开关动作后09.99秒开始发振。2.熔接时间设定：调整熔接时间长短，在延迟时间终了发振09.99秒之范围。3.硬化时间设定：调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在09.99秒之范围。4.计数器：工作循环次数记录用，附有归零压扣。5.调整及压力表：工作压力之指示及调整压力用。

7、6.声波调整：调整振动子系与发振回路之共振匹配，使转换效率达到理想。7.振幅表：显示声波空载或负载工作之振幅强弱。8.电源开关及灯：电源开关之控制，及指示开路之信号9.选择开关（自动/手动/声波检查）：自动或手动之选择，及作声波空载检视之按纽。10.声波出力调整纽：声波出力段数之设定用，12段为一般使用，34段为强力输出用。11.声波过载灯：显示声波过载之不正常，需做声波调整，至过载灯不会显示为止。（若仍无法解除，请来电洽询）12.频率指示：调试机器时做机器频率显示13焊头：传动振动能量于工作物之上，使之熔接。14上升/下降缓冲调整：调整孔位于机台侧面可适当调整，使升降惯性适中。15下降速度调

8、整：调整合理适当之下降工作速度用。16熔接位置视窗：检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。17.最低点微调螺丝：在熔接熔化块，或外形尺寸需精确时使用可限制汽缸之下降。18水平微调螺丝：调整此四支螺丝，可使焊头平均压附在工作物上。机器安装法：各部调整及熔接前准备工作：2.焊头调整：熔接操作：熔接延迟时间及硬化时间设定方法时间设定方法：熔接动作说明：5.焊头上升：硬化时间计时终了，焊头随之上升，计数器即累计一次，完成一次循环动作。注意事项： 熔接机保养与维护：超声波塑料焊接机常见故障的判断1.打开电源开关，电源指示灯不亮，没有任何动作。原因：A.电源线与电源插座接触不良；B.机器的电源保险丝烧毁。2

9、.打开电源开关，电源指示灯亮，但没有任何动作，按超声测试按钮有超声波输出。原因：A.机器底座与机架连接的五芯线开路；B.机器程序电路板故障。3.打开电源开关，电源指示灯亮，但没有任何动作，按超声测试按钮没有超声波输出。原因：A.检查机器急停开关是否按下；B.电源变压器110V或24V电源供电不正常；C.机器程序电路板故障。4.机器有动作，但按下超声测试按钮和工作按钮都没有超声输出。原因：A.电源变压器110V电源供电不正常；B.电路主板的110V电源线脱落。5.按下测试按钮机器能正常工作，但按下工作按钮机器却没有动作。原因：A.工作开关损坏；B.机器底座与机架连接的五芯线开路。6.按超声测试按

10、钮时功率负载表指示值大于20且通过调谐器无法调低。原因：A.换能器系统出现故障；B.机器功率管烧毁。7.焊接时机器过载指示灯亮，焊件焊接效果不理想。原因：A.机器工作气压调节过大；B.插入性的焊件配合过紧；C.换能器系统出现故障。8.焊件焊接效果不理想，但焊接时过载指示灯不亮，超声波输出较弱。原因：A.电源变压器24V电源供电不正常，继电器不动作；B.机器程序板上的三端稳压器LM7824损坏。9.焊件焊接效果不理想，按超声测试按钮听到啸叫声。原因：换能器系统装配出现问题。10.打开电源开关就听到微弱的啸叫声。原因：电路板上功率管烧毁12个。11.工作过程中，焊头下降，但没有超声波输出，焊头也不

11、复位。原因：A.机器工作气压调节过小；B.机器的触发预置按钮损坏或调整不当；C.机器程序板电路板故障。12. 机器超声波输出正常，但机器不动作。原因：A.压缩泵供气不正常；B.气路堵塞或气动元件（电磁阀、节流阀或调压阀）有故障。13.机器和换能器系统正常，但焊接效果不理想，机器工作时观察功率负载表，指示值小于20。原因：A.焊接模具的下降行程超出设备的允许范围；B.限位螺杆调节不当。超声波模具调试(超声波焊接机使用过程中出现的现象及解决办法)一、超音波熔接后，移位了怎么办？解决方法 1.降低熔接压力。 2.底模加高，使其超过熔接线 2m/m 以上。 3.使用超音波传导熔接。4.上模（HRON）

12、压到产品才发振。 5.修改塑料产品，增强定位。二、超音波熔接后，产生伤痕(断、震裂、烫伤)怎么办？解决方法 1.降低压力。2.减少延迟时间（提早发振)）。 3.减少熔接时间。 4.引用介质覆盖（如袋）。 5.模治具表面处理（硬化或镀铬）。 6.机台段数降低或减少上模扩大比。 7.易震裂或断之产品，治具宜制成缓冲，如软性树脂或覆盖软木塞等（此项指不影响熔接强度）。 8.易断裂产品于直角处加角。三、超音波熔接后，发现变形扭曲怎么办？解决方法1.降低压力（压力最好在 2kg 以下）。 2.减少超音波熔接时间（降低强度标准）。 3.增加硬化时间（至少 0.8 秒以上）。 4.分析超音波上下模是否可局部

13、调整（非必要时）。 5.分析产品变形主因，予以改善。四、超音波熔接后，内部零件破坏怎么办？解决方法 1.提早超音波发振时间（避免接触发振）。 2.降低压力、减少超音波熔接时间（降低强度标准）。 3.减少机台功率段数或小功率机台。 4.降低超音波模具扩大比。 5.底模受力处垫缓冲橡胶。 6.底模与制品避免悬空或间隙。 7.HORN（上模）逃孔后重测频率。 8.上模逃孔后贴上富弹性材料（如硅利康）。五、超音波熔接后，产品发现毛边或溢料怎么办？ 解决方法 1.降低压力、减少超音波熔接时间（降低强度标准）。 2.减少机台功率段数或小功率机台。 3.降低超音波模具扩大比。 4.使用超音波机台微调定位固定

14、。 5.修改超音波导熔线。六、超音波熔接后，发现产品尺寸不稳定怎么办？ 对策 1.增加熔接安全系数（依序由熔接时间、压力、功率）。 2.启用微调固定螺丝（应可控制到 0.02m/m）。 3.检查超音波上模输出能量是否足够（不足时增加段数）。 4.检查治具定位与产品承受力是否稳合。 5.修改超音波导熔线。七、超音波熔接后时，总是单边烫伤怎么办？ 解析超音波振动熔接，并非单纯直线纵向振动(挠曲与横向振动不在此讨论)，而是形成交叉式纵向下降振动，而上模超音波输出端能量亦是有一定的强弱分布点，气压、电压、机台虽决定功率输出能量的稳定性，但能量分布点亦呈现比例性增减，如果发现超音波熔接时制品总是单点烫伤

15、，即表示上模该点输出能量与产品该点形成应力对应，此时若改变超音波振动面的接触点，将可改善热能集束产生的烫伤。解决方法 1.本方法仅适用平面上模。 2.模具表面处理（镀铬或硬化阳极）仍无效。 3.覆盖塑料袋仍无效。 4.上模旋转 180 度1.8塑料件焊头接触面的设计注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工件频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突起等形状最好小于整个塑料而后30%。平滑、圆弧过渡的塑料件表面，则此标准可以适当放宽。且突出位尽量位于塑料件

16、的中部或对称设计。塑料件焊头接触面至少大于熔接面，且尽量对正焊接位。过小的焊头接触面（如图6所示），会引起较大的损伤和变形，以及不理想的熔接效果。在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接进，会在塑料件表面留下伤痕。避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等）。2焊接线的设计焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式： 能量导向 剪切设计所有其它的变化都可归类于这两种类型或混和类型。2.1能量导向能量导向是一种典型的在将被焊接的一个面注塑出突起三角形柱。能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力

17、度。在这种导向中，其材料在部分流向接触面。能量导向是非晶态材料中最常用的方法。能量导向柱的大小和位置取决于如下几点： 材料 塑料件结构 使用要求。图7所示为能量导向柱的典型尺寸。当使用较易焊接的材料，如聚苯乙稀等硬度高、熔点低的材料时，建议高度最低为0.25mm。当材料为半晶体材料或高温混合脂时（如聚乙碳），则高度至少要为0.5mm。当用能量导向来焊接半晶体树脂时（如乙缩荃、尼龙），最大的连接力主要从能量导向柱的底盘宽度来获得。没有规则说明能量导向应做在塑料件哪一面，特殊情况要通过实验来确定。当两个塑料件村质、强度不同时，能量导向一般设置在熔点高和强度低的一面。根据塑料件要求（例如水密、气密性

18、、强度等），能量导向设计可以组合、分段设计。例如：只是需要一定的强度的情况下，分段能量导向经常采用（例如手机电池等）。如图8所示。2.2能量导向设计中对位方式的设计上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行松动位必须很小，一般小于0.05mm。基本的能量导向可合并为连接设计，而不是简单的对接，包括对位方式。采用能量导向的不同连接设计后例子包括以下几种：插销定位：图9所示为基本的插销定位方式，插销定位中应保证插销件的强度，防止超声波震断。台阶定位：图10所示为基本的台阶定位方式，如h大于焊线的高度 ，则会在塑料件外部形成一条装饰线，一般装饰线的大小为0.25m

19、m左右，创出更吸引人的外观，而两个零件之间的差异就不易发现。图11所示台阶定位，则可能产生外溢料。图12所示台阶定位，则可能产生内溢料。图13所示台阶定位为双面定位，可防止内外溢料。企口定位：如图14所示（见上页），采用这种设计的好处是防止内外溢料，并提供校准，材料容易有加强密封性的获得。但这种方法要求保证凸出零件的斜位缝隙，因此使零件更难于注塑，同时，减小了焊接面，强度不如直接完全对接。底模定位：如图15所示，采用这种设计，塑料件的设计变得简单，但对底模要求高。通常会引致塑料件的平行移位，同时底模固定太紧会影响生产效率。焊头加底模定位：如图16所示，采用这种设计一般用于特殊情况，并不实用及常

20、用。其它情况：A：如图17所示，为大型塑料件可用的一种方式，应注意的是下支撑模具必须支撑住凸缘，上塑料件凸缘必须接触焊头，上塑料件的上表面离凸缘不能太远，如必要情况下，可采用多焊头结构。B：如连接中采用能量导向，且将两个焊面注成磨砂表面，可增加摩擦和控制熔化，改善整个焊接的质量和力度。通常磨砂深度是0.07mm-0.15mmC：在焊接不易熔接的树脂或不规则形状时，为了获得密封效果，则有必要插入一个密封圈。如图18所示。需要注意的是密封圈只压在焊接末端。图19所示为薄壁零件的焊接，比如热成形的硬纸板（带塑料涂层），与一个塑料盖的焊接。2.3剪切式设计在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚