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cosmo stm超聲波焊接機(jī)原理

時(shí)間:2022/10/26閱讀:910
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cosmo stm超聲波焊接機(jī)原理

利用超聲波的塑料焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車零部件、家電、通訊設(shè)備、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、包裝產(chǎn)品和紡織產(chǎn)品等領(lǐng)域。在這里,我們將簡(jiǎn)單解釋一下超聲波焊接是一種什么樣的技術(shù)的原理,希望您對(duì)超聲波焊接的理解能加深一點(diǎn),以供日后參考。
超聲波焊接一般只對(duì)熱塑性樹(shù)脂有效,不能應(yīng)用于熱固性樹(shù)脂。但是,雖然可以使用超聲波連接鋁和銅等
金屬,但原理與這里所說(shuō)的“焊接"不同,請(qǐng)看他們。

在超聲波焊接中,以下三個(gè)要素是影響焊接的重要因素。

超聲波焊接 = 焊接時(shí)間 x 幅度 x 壓力

焊接時(shí)間是施加超聲波振動(dòng)的時(shí)間,振幅是超聲波振動(dòng)的大小,壓力是施加在工件上的載荷。這三個(gè)元素都是不可少的,它們的組合極大地改變了焊接強(qiáng)度。
有時(shí)我會(huì)被問(wèn)到,“超聲波焊接可以在沒(méi)有接觸的情況下進(jìn)行嗎?但是,由于超聲波焊接總是需要壓力,因此只有在將焊頭施加到工件上并施加壓力時(shí)才會(huì)產(chǎn)生摩擦熱。
另外,也有人認(rèn)為施加超聲波振動(dòng)的喇叭發(fā)熱后進(jìn)行焊接,但喇叭等振動(dòng)體處于常溫狀態(tài),焊接只產(chǎn)生摩擦熱。

其次,與超聲波焊接有關(guān)的因素有以下幾個(gè)。

● 頻率
是每秒振動(dòng)的次數(shù),單位是Hz(赫茲)。在 20 kHz 時(shí),它每秒振動(dòng) 20,000 次。
較低的頻率可以處理較大的零件,但對(duì)工件的影響更大。


因超聲波頻率不同而產(chǎn)生的特性
低的頻率高的
大的適用工件尺寸小的
大的振蕩器和振蕩器的最大輸出小的
大的最大振幅小的
大的工作損壞小的
大的焊接時(shí)的噪音小的
大的設(shè)備尺寸小的


● 輸出
一般情況下,表示振蕩器規(guī)格的輸出是該振蕩器的最大輸出,應(yīng)視為與汽車的最大輸出相同。換言之,在使用 2000W 的振蕩器進(jìn)行焊接時(shí),并非總是以 2000W 的輸出進(jìn)行焊接。
焊接所需的輸出由工作量、壓力、振幅等負(fù)載條件決定,振蕩器根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)改變振蕩輸出。
當(dāng)對(duì)喇叭的前端施加負(fù)載時(shí),喇叭和振動(dòng)堆棧的聲阻抗會(huì)增加,從而產(chǎn)生更高的振蕩輸出。
當(dāng)這個(gè)振蕩輸出快要超過(guò)振蕩器的最大輸出時(shí),保護(hù)電路被激活并發(fā)生過(guò)載錯(cuò)誤。
以超聲波焊機(jī)振蕩器為例,即使最大輸出為3000W,實(shí)際焊接輸出為200W左右,也沒(méi)有問(wèn)題。但是,一般來(lái)說(shuō),振蕩器的輸出越高,設(shè)備的價(jià)格就越高。選擇振蕩器。

● 振蕩時(shí)間(焊接時(shí)間)
這是超聲波的振蕩時(shí)間,通常焊接時(shí)間越長(zhǎng),熔化越好,焊接強(qiáng)度越高,越脆,反之,焊接強(qiáng)度下降。
在焊接要求氣密性和水密性的工件時(shí),如果出現(xiàn)碳化現(xiàn)象,由于毛細(xì)作用,會(huì)從該部位發(fā)生滲漏。設(shè)置最短的時(shí)間來(lái)獲得所需的焊接強(qiáng)度也很好,因?yàn)檫@也會(huì)導(dǎo)致毛刺的產(chǎn)生。
盡量保持在 1 秒或更短。

● 冷卻時(shí)間(保持時(shí)間)
即使在超聲波的振蕩停止后,通過(guò)繼續(xù)對(duì)焊接部分加壓和冷卻,也可以提高焊接強(qiáng)度。
換言之,如果沒(méi)有提供足夠的冷卻時(shí)間,熔化的樹(shù)脂會(huì)在膨脹的同時(shí)重新凝固,在內(nèi)部產(chǎn)生氣泡,無(wú)法獲得足夠的強(qiáng)度。
通常情況下,焊接硬質(zhì)樹(shù)脂時(shí)較短,焊接柔性樹(shù)脂時(shí)較長(zhǎng)。

● 振幅
超聲波從喇叭前端傳到工件的振幅。
振幅越高,焊接性越好,但如果振幅太大,工件可能會(huì)出現(xiàn)劃痕和裂紋,損壞物品的可能性很大,所以要小心。
喇叭的材質(zhì)也有限制,在20kHz時(shí),振幅100μm(PP)用鈦喇叭沒(méi)有問(wèn)題,但用鐵或鋁喇叭,內(nèi)應(yīng)力超過(guò)屈服應(yīng)力值基材。這增加了發(fā)生裂紋(疲勞斷裂)的可能性。
在高振幅的情況下,振蕩輸出相對(duì)較高,在低振幅的情況下,焊接時(shí)的輸出也較低。
幅度也有一個(gè)閾值,焊接某種樹(shù)脂材料需要一個(gè)最小幅度。如果您沒(méi)有給出高于此閾值的幅度,即使您增加時(shí)間或壓力,您也無(wú)法焊接。特別是在焊接結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下,需要高振幅來(lái)破壞樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)。
振幅受喇叭的形狀和放大器的放大倍數(shù)影響很大,通過(guò)振蕩器的功率控制功能進(jìn)行微調(diào)。

● 外加壓力(負(fù)載)
這是從焊頭前端傳遞到工件的機(jī)械動(dòng)力之一,外加壓力低則相對(duì)輸出低,高則輸出高。設(shè)置壓力以匹配要焊接的工件,因?yàn)樗c幅度相關(guān)。
手持式超聲波焊接機(jī)用手施加負(fù)載,但在手工工作的情況下,壓力往往不穩(wěn)定,導(dǎo)致焊接不均勻。
標(biāo)準(zhǔn)超聲波焊接機(jī)使用氣缸作為壓力機(jī)構(gòu)。
壓力越高,焊接時(shí)間越短。但是,如果壓力高,能量導(dǎo)向器(ED)只會(huì)塌陷,不會(huì)全部熔化,導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不足和工件變形。你必須這樣做在你繼續(xù)之前的東西。
相反,如果壓力過(guò)低,則會(huì)低于氣缸的可用范圍,運(yùn)行可能會(huì)變得不穩(wěn)定。此外,樹(shù)脂不會(huì)發(fā)熱,不能焊接,除非施加超過(guò)一定水平的壓力,因此必須在觀察焊接狀態(tài)的同時(shí)將壓力設(shè)置為適當(dāng)?shù)闹怠?/span>



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