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  超声波焊接机焊头  
   
发布时间:2021.03.22 新闻来源:超声波塑料焊接机,超声波焊接机,塑料焊接机-上海进和工厂直销 浏览次数:
 

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。发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频(例如20KHZ)的高压电波。

超声波焊接机高压电波气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。程序控制部分控制整部机器的工作流程,做到一致的加工效果。换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动,经过传递、放大、达到加工表面。

当使用一个加工不当或是未经过调谐的焊头,将给你的生产带来很大的损失,它会破坏焊接性能,严重的会直接导致换能器或发生器的损坏。

因此,超声波模具的设计,不像它的外形那样简单,相反,需要很多的相关知识和技能,那么,如何让焊头能够稳定地工作?如何让焊头能够将换能器转换的机械振动能直接地传递到工件上,形成持续稳定的焊接?

超声波模具,即使已经有十几年的设计和开发经验,我们还是坚信,只有通过严格的测试和质量控制,才能生产出理想的焊头。我们的工程师将焊头的声学特性和机械特性结合在一起起,设计出符合客户需要的产品。

我们生产的每套焊头和模具,不管是标准产品,还是根据客户要求定制的,都是用原装材料制成的,同时经过反复的测试。焊头的外形、强度以及音频等多种参数经过多次试验,能达到严格的标准要求,使焊头和模具相匹配。

超声波焊接机焊头的振幅参数
振幅,对于需要焊接的材料来说是一个关键参数,相当于铬铁的温度,温度达不到,就会熔接不上;温度过高,就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。
因为每间公司选择的换能器不同,换能器输出的振幅都有所不同,经过适配不同变比的变幅杆及焊头,能够校正焊头的工作振幅以符合要求,通常换能器的输出振幅为10-20μm,而工作振幅一般为30μm左右,变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状、前后面积比等因素有关。以形状来说,如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等,对变比影响很大,前后面积比与总变比成正比。若贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机,简单的方法是,按已工作的焊头的比例尺寸制作,方能使振幅参数的稳定。

超声波焊接机焊头的频率参数
每个公司的超声波焊接机都有一个频率,例如15KHz、20KHz等,焊接机的工作频率主要由换能器(Transducer)、变幅杆(Booster)和焊头(Horn)的机械共振频率所决定。
发生器的频率根据机械共振频率调整,以达到相同,使焊头工作在谐振状态,每个部分都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围,如一般设定为±0.5KHz,在此范围内,焊接机基本能正常工作。我们制作每个焊头时,都会对谐振频率作调整,要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1KHZ,如20KHz焊头,我们焊头的频率会控制在19.90-20.10KHz,误差为5‰。

 

超声波焊接机焊头的振动节点
焊头、变幅杆,均被设计为一个工作频率的半波长谐振体。在工作状态下,两个端面的振幅大,应力小,而相当于中间位置的节点没有振幅,应力大。节点位置一般设计为固定位,但通常的固定位设计时厚度要大于3mm,或者是凹槽固定,所以,固定位并不是没有振幅,这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失,对于叫声,通常用橡胶圈同其它部件隔开,或采用隔声材料进行屏蔽;能量损失在设计振幅参数时予以考虑。

超声波焊接机焊头的加工精度
超声波焊头,因为工作于高频振动情况下,应尽量保持一个对称设计,以免声波传递时的不对称性导致的不均衡应力及横向振动(我们所用于焊接的焊头,利用的是超声波振动的纵向传递,对于整个谐振系统而言),不均衡振动能导致焊头发热及断裂。
超声波焊接应用于不同行业,对加工精度要求是不同的。对于很薄的工件,如锂离子电池片与耳的焊接、金箔等的包覆等,对加工精度的要求高,我们的加工设备均采用数控设备,这样才能使加工出来的精度符合要求。

超声波焊接机焊头的使用寿命
一只焊头的使用寿命,关键决定于两个方面:一、材料,二、工艺。

超声波焊接机焊头的材料方面:
超声波焊接要求金属材料有柔顺性(声波传递过程中机械损耗小)好的特点,所以,常用的材料为铝合金及钛合金。
材料是超声波模具寿命与熔接产品的主要原因之一。模具完成的过程是复杂的,所以,模具工程师设计时需慎重选择材质,亦需了解本身产品要求该使用何种材质,以免因疏忽而影响其时效与品质。

现将目前每种材料的特性略述如下:
1.铝镁合金(7075T651,2024T651,6061T651)
(1)7075T651:使用于振动系统及焊头制造,该材料具有很高的机械屈服强度,硬度高,热传导强,是理想的超声波模具制造材料;
(2)2024T651:一般使用与焊头制造,韧性佳,热传导强,硬度适中,用于一般塑胶制品;
(3)6061T651:使用于较低出力之焊头制造,韧性佳,质较软。
2.钛合金
用于连续发振的机种,韧性较高,热传导佳,硬度高,而成本贵。
3.国产硬质铝合金
国产料,用于普通铝材加工,热传导低,对超音波机械损耗高,成本低。

超声波焊接机的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。

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