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超声波塑料焊接机的构成和原理

       

超声波塑料焊机

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。发生器的主要作用是将工频50Hz的电源利用电子线路转化成高频(例如 20KHz)的高压电波;气动部分的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。
        现在国内应用较多的发生器一般有两种:一种是以美国BRANSON 公司为代表,所采用的桥式功放电路,保护电路采用相位保护,工作频率一般为20KHz。其优点是电转换效率高,缺点是频率调节电感调节范围窄,频率跟踪性 能较差;另一个缺点是功率不可能做得很大,最大也就是3KW 左右;另一种是台湾型机器,普遍采用B类功放、过流保护、桥式反馈。优点是功率可以做得较大(如4.2KW),频率跟踪性能好,大功率情况下一般采用 15KHz的工作频率。缺点是电转化效率较低,15KHz的工作频率是人耳所能听到的,反映出噪声较大;另外还有瑞士、德国、日本的采用频率自动跟踪技术 的机器。因其价格较高 ,国内并不常见。
        换能器部分由三部分组成:换能器(TRANSDUCER)、增幅器(又称二级杆、变幅杆,BOOSTER)、焊头(又称焊模,HORN或SONTRODE)。
        ① 换能器(TRANSDUCER):换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。A:磁致伸缩效应。磁 致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用,其优点是可做的功率容量大;缺点是转化效率低,制作难度大,难于大批量工业生产。B:压电效应的反效应。压电陶 瓷换能器具有转换效率高,大批量生产等优点,缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负 载块将压电陶瓷夹在中间,通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10μm左右。
        ② 变幅杆(BOOSTER):变幅杆本身就是一条金属柱,通过形状的设计,可以将换能器传递过来的振幅进行放大,达到加工塑料件所需能量振幅,相当于加热的 温度,如我们常用的ABS、AS 塑料所需的加工振幅为20μm左右;尼龙、聚丙稀所需的加工振幅为50μm左右。
        ③ 焊头(HORN):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,所以需 要专业制作。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。

[来源:原创] [作者:admin] [日期:13-07-04]
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