超聲波焊接技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、可靠、易于自動(dòng)化集成等優(yōu)點(diǎn)，是塑料焊接的常用技術(shù)。
與傳統(tǒng)的直接與塑料接觸發(fā)熱的熱源不同，超聲波銅連接通過噴涂產(chǎn)生熱量。
1.振幅、頻率和波長(zhǎng)
在超聲波焊接中，縱波以高頻傳播，導(dǎo)致低振幅機(jī)械振動(dòng)。焊機(jī)的電能被轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。為了理解振幅、頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系，以及它們與發(fā)熱的關(guān)系，我們需要識(shí)別超聲波焊接機(jī)的主要部件。
超聲波焊機(jī)的主要部件有電源、換能器、振幅調(diào)制器（有時(shí)稱為振幅轉(zhuǎn)換器）和焊接頭。發(fā)電機(jī)將電壓為120V/240V的50-60Hz電源轉(zhuǎn)換為電壓為1300V的20-40khz電源。這些能量被輸入傳感器，傳感器使用圓盤狀壓電陶瓷將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)高頻電流通過時(shí)，壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變位移。
轉(zhuǎn)換器將振動(dòng)傳輸至振幅調(diào)制器。振幅調(diào)制器放大超聲波的振幅，并繼續(xù)將其傳輸至焊接頭。焊料頭繼續(xù)放大超聲波的振幅，并與零件接觸。
能量被轉(zhuǎn)移到組件兩部分的焊接桿位置。由于焊條被設(shè)計(jì)為一個(gè)點(diǎn)，能量集中在該點(diǎn)，摩擦在壓力下產(chǎn)生熱量。熱量是由材料上下表面之間以及材料內(nèi)部分子之間的摩擦產(chǎn)生的。摩擦產(chǎn)生的熱量使上部和下部熔化，并在焊接位置連接在一起。
2.了解供暖率
對(duì)于相同的材料，有三個(gè)因素決定加熱速率：頻率、振幅和焊接壓力。對(duì)于15Khz、20Khz、30khz或40Khz等現(xiàn)有設(shè)備，頻率是固定的。因此，加熱速率通常可以通過焊接壓力來改變。一般來說，壓力越高，加熱速度越快。此外，你可以改變振幅，就像壓力一樣，振幅越大，加熱速度越快。
當(dāng)然，過大的壓力和振幅也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，例如材料退化、泄漏、裂紋和溢出。因此，超聲波焊接需要一個(gè)工藝參數(shù)優(yōu)化的過程。確定了焊接工藝參數(shù)后，焊接過程可以實(shí)現(xiàn)高速、高強(qiáng)度的穩(wěn)定輸出。這就是超聲波焊接在大規(guī)模生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用的原因。
3.時(shí)間、距離、功率和能量
焊接所需的熱量取決于材料類型、焊接設(shè)計(jì)和設(shè)備規(guī)格。傳統(tǒng)的熱控制方法是按時(shí)間模式焊接，即焊接一定時(shí)間，如0.2-1s（一般小于1s）。然而，如今的超聲波焊接設(shè)備通常也允許設(shè)置和監(jiān)測(cè)焊接距離、功率和能量。經(jīng)過適當(dāng)培訓(xùn)的操作員還可以根據(jù)實(shí)際情況和不同材料調(diào)整參數(shù)，以獲得一致的焊接結(jié)果。這也大大提高了焊接的靈活性和可靠性。
