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苏州德立恒超声科技有限公司

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超声波焊接机是如何产生热量的?

2022-10-27 13:30

超声波焊接技术具有经济、可靠、易于自动集成等优点,是塑料焊接领域的常用技术。与直接接触塑料产生热量的传统热源不同,超声波焊接通过摩擦产生热量。

振幅、频率和波长

在超声波焊接中,P波以高频形式传播,导致低振幅机械振动。焊机的电能被转换成往复运动的机械能。为了了解振幅、频率和波长之间的关系,以及它们与热量的关系,我们需要了解超声波焊接机的主要部件。

超声波焊接机的主要部件是发电机、换能器、调幅器(有时称为喇叭)和焊头。发电机将电压为120V/240V的50-60Hz电源转换为电压为1300V、工作频率为20-40Khz的电源。该能量被馈送到换能器,换能器使用盘形压电陶瓷将电能转换成机械振动,即当高频电流通过压电陶瓷时发生的应变位移。

转换器将振动传输至振幅调制器。调制器放大超声波的振幅并继续将其传输到焊接接头。焊接接头继续放大超声波的振幅并与零件接触。

能量被传递到组件的两个部件的焊接肋位置。这种热量是由两种摩擦产生的,即材料上部和下部之间的表面摩擦,以及材料内部的分子间摩擦。正是摩擦产生的热量导致上部和下部在焊接位置熔化并连接在一起。

了解加热速率

对于相同的材料,三个因素决定了加热速率:频率、振幅和焊接压力。对于现有设备,例如15Khz、20Khz、30Khz或40Khz机器,频率是固定的。因此,加热速率通常可以通过焊接压力来改变。一般来说,压力越高,升温速度越快。此外,随着压力的变化,振幅可以改变,振幅越大,升温速度越快。

当然,过大的压力和振幅也会对焊接质量产生不利影响,例如材料退化、泄漏、裂纹和飞边。因此,超声波焊接需要一个优化工艺参数的过程。参数确定后,焊接过程可实现稳定的输出,焊接速度快,焊接强度高。这就是超声波焊接在大规模生产中被广泛使用的原因。

时间、距离、力量和能量

焊接所需的热量取决于材料类型、焊接设计和设备规格。传统的热控制方法是通过时间模式焊接,即焊接一定时间,例如0.2-1s(通常小于1s)。然而,今天的超声波焊接设备通常可以设置和监控焊接距离、功率和能量。经过适当培训的操作员还可以根据实际情况和不同材料调整参数,以获得一致的焊接结果。这也大大提高了焊接的灵活性和可靠性。


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