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超声波焊接机的热量是怎么样产生的

2022-04-09 09:20:47

超声波焊接技术具有经济、可靠、易于自动化集成等优点，是塑料焊接的常用技术。

与传统的直接与塑料接触发热的热源不同，超声波铜连接通过喷涂产生热量。

1.振幅、频率和波长

在超声波焊接中，纵波以高频传播，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。为了理解振幅、频率和波长之间的关系，以及它们与发热的关系，我们需要识别超声波焊机的主要部件。

超声波焊机的主要部件有电源、换能器、振幅调制器（有时称为振幅转换器）和焊接头。发电机将电压为120V/240V的50-60Hz电源转换为电压为1300V的20-40khz电源。这些能量被输入传感器，传感器使用圆盘状压电陶瓷将电能转换为机械振动，当高频电流通过时，压电陶瓷会产生应变位移。

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

能量被转移到组件两部分的焊接杆位置。由于焊条被设计为一个点，能量集中在该点，摩擦在压力下产生热量。热量是由材料上下表面之间以及材料内部分子之间的摩擦产生的。摩擦产生的热量使上部和下部熔化，并在焊接位置连接在一起。

2.了解供暖率

对于相同的材料，有三个因素决定加热速率：频率、振幅和焊接压力。对于15Khz、20Khz、30khz或40Khz等现有设备，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，加热速度越快。此外，你可以改变振幅，就像压力一样，振幅越大，加热速度越快。

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、裂纹和溢出。因此，超声波焊接需要一个工艺参数优化的过程。确定了焊接工艺参数后，焊接过程可以实现高速、高强度的稳定输出。这就是超声波焊接在大规模生产中被广泛应用的原因。

3.时间、距离、功率和能量

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按时间模式焊接，即焊接一定时间，如0.2-1s（一般小于1s）。然而，如今的超声波焊接设备通常也允许设置和监测焊接距离、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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