超声波焊接的发展与基础理论

文章来源：「南京-扬州」超声波焊接机,江苏振动摩擦焊接机,超声波塑料焊接机,超声波焊接模具  添加时间：2019-2-28 5:50:38

　　超声波焊接的过程最初是在六十年代初期的生产环境中使用的。早期的机器具有非常基本的发电系统，容易出现过载问题，并且由于缺乏对该过程的广泛理解，它被视为“黑色艺术”。在20世纪80年代，随着微处理器的引入，控制系统变得更加复杂，允许生产印刷记录。这一发展使人们对该过程有了更深入的了解，从而导致发电系统的进一步发展，包括过载保护和自动频率控制。我们现在生产的现代化设备与六十年代初期提供的设备截然不同，该工艺的可靠性提高使其在许多行业中得到应用。

　　现在使用该流程的典型行业包括：

　　汽车零部件制造

　　医疗行业

　　玩具制造

　　电气/电子行业

　　打包

　　由于许多因素，超声波焊接工艺越来越受欢迎：

　　不使用粘合剂

　　快速的过程

　　高度可重复性

　　引入成本相对较低

　　适合自动化

　　焊接组件可立即用于制造的下一阶段：

　　运行成本低

　　没有污染

　　焊接工艺

　　有两种基本方法

　　首先，从外部施加热源，例如热板和热空气-这是最古老的方法。

　　其次，通过在关节表面施加摩擦热，如在超声波，旋转，摩擦和RF中。

　　上述方法不具有竞争性，但相互补充。

　　产品和材料通常会根据生产数量，成本，设备可用性等决定上述哪种方法最合适。

　　超声波焊接-它是什么？

　　它是更传统类型的连接或加工热塑性部件，薄膜和合成织物的替代方法，已被证明比以前使用的溶剂，粘合剂和机械紧固件等更环保。使用这种方法或应用意味着除极端情况外，昂贵的提取和辅助设备不再需要成为生产成本的一个因素。这个过程本身就是振动的机械能，幸运的是它超出了人类的听觉范围。最广泛使用的频率在20kHz和50kHz之间，全部在超声波中，因此在听不见的频带中。

　　它是如何工作的？

　　超声波塑料组件所需的设备通过固态电源将50/60Hz电流转换为20kHz/50kHz电能。产生的高频电能被馈送到转换器，或者更普遍地已知的换能器，并且变成机械振动能量。该能量处于超声频率并且直接传输到超声波发生器或通过增强器传输，增强器可以改变超声波发生器接收的振幅。超声波发生器是一种声学工具，其通过与部件的表面接触将振动能量转换成热量。这通过分子间和表面摩擦实现，随后在塑料中实现熔融条件。当达到熔融状态时，关闭振动并保持压力，直到部件熔合完成并且发生强分子键。这种循环的时间在组件之间略有不同，但通常可以估计为大约一秒。债券几乎与母材一样强劲。

　　声波的传播

　　频率是波的每秒振动次数。速度是波前进的速度，等于波长乘以频率。振动中涉及的******位移称为振幅。制造

　　超声波焊接超声波发生器以在它们将工作的特定频率下共振。超声波发生器的标称长度是工作频率的一半波长。

　　标称长度可通过以下公式计算：

　　λ=v/f

　　对于铝的20kHz：λ=5000/

　　20,000λ=250mm

　　因此，超声波发生器应测量大约125mm。

　　根据相对于波浪运动方向的位移方向，波被分为类型（图1至图4）。如果振动平行于运动方向，则波被称为纵波。纵波始终是机械的，因为它是由介质的连续压缩（******密度和压力状态，最小密度和压力状态）产生的。声波代表了这种波动的形式。

　　另一种类型的波是横向波，其中振动与运动方向成直角。横波可以是机械的，例如在受到横向振动的拉紧弦中产生的波，或者它可以是电磁的，例如光或无线电波。

　　由于超声波部件的形状和机械限制，能量通过上述已知的扩张波的组合传输。由此可以看出，超声波发生器面的振动是横向和轴向的组合。

　　在设计不良的超声波系统中，超声波发生器的频率变化会以不希望的方式引起弯曲。超声波发生器/增压器/转换器组件的这种不受控制的弯曲可能导致过早失效，并且是设计超声波发生器时要避免的关键问题。