超聲波焊接機(jī)-機(jī)床行業(yè)百科-機(jī)床商務(wù)網(wǎng)

1工作原理

超聲波

當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音。科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟?lèi)耳朵能聽(tīng)到的聲波頻率為16HZ～20KHz（千赫茲）。因此，當(dāng)物體的振動(dòng)超過(guò)一定的頻率，即高于人耳聽(tīng)閾上*，人們便聽(tīng)不出來(lái)了，這樣的聲波稱(chēng)為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1～5兆赫。

雖然說(shuō)人類(lèi)聽(tīng)不出超聲波，但不少動(dòng)物卻有此本領(lǐng)。它們可以利用超聲波“導(dǎo)航”、追捕食物，或避開(kāi)危險(xiǎn)物。大家可能看到過(guò)夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來(lái)回飛翔，它們?yōu)槭裁丛跊](méi)有光亮的情況下飛翔而不會(huì)迷失方向呢？原因就是蝙蝠能發(fā)出2～10萬(wàn)赫茲的超聲波，這好比是一座活動(dòng)的“雷達(dá)站”。蝙蝠正是利用這種“雷達(dá)”判斷飛行前方是昆蟲(chóng)，或是障礙物的。

我們?nèi)祟?lèi)直到次世界大戰(zhàn)才學(xué)會(huì)利用超聲波，這就是利用“聲納”的原理來(lái)探測(cè)水中目標(biāo)及其狀態(tài)，如潛艇的位置等。此時(shí)人們向水中發(fā)出一系列不同頻率的超聲波，然后記錄與處理反射回聲，從回聲的特征我們便可以估計(jì)出探測(cè)物的距離、形態(tài)及其動(dòng)態(tài)改變。醫(yī)學(xué)上早利用超聲波是在1942年，奧地利醫(yī)生杜西克用超聲技術(shù)掃描腦部結(jié)構(gòu)；以后到了60年代醫(yī)生們開(kāi)始將超聲波應(yīng)用于腹部器官的探測(cè)。如今超聲波掃描技術(shù)已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷*的工具。

醫(yī)學(xué)超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性，即將超聲波發(fā)射到人體內(nèi)，當(dāng)它在體內(nèi)遇到界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射及折射，并且在人體組織中可能被吸收而衰減。因?yàn)槿梭w各種組織的形態(tài)與結(jié)構(gòu)是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，醫(yī)生們正是通過(guò)儀器所反映出的波型、曲線(xiàn)，或影象的特征來(lái)辨別它們。此外再結(jié)合解剖學(xué)知識(shí)、正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。

頻率高于20KHz（赫茲）的聲波。研究超聲波的產(chǎn)生、傳播、接收，以及各種超聲效應(yīng)和應(yīng)用的聲學(xué)分支叫超聲學(xué)。產(chǎn)生超聲波的裝置有機(jī)械型超聲發(fā)生器（例如氣哨、汽笛和液哨等）、利用電磁感應(yīng)和電磁作用原理制成的電動(dòng)超聲發(fā)生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應(yīng)和鐵磁物質(zhì)的磁致伸縮效應(yīng)制成的電聲換能器等。

焊接原理

超聲波塑膠焊接原理是由發(fā)生器產(chǎn)生20KHz（或15KHz）的高壓、高頻信號(hào)，通過(guò)換能系統(tǒng)，把信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，加于塑料制品工件上，
通過(guò)工件表面及在分子間的磨擦而使傳遞到接口的溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到此工件本身的熔點(diǎn)時(shí)，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的空隙，
當(dāng)震動(dòng)停止，工件同時(shí)在一定的壓力下冷卻定形，
便達(dá)成的焊接。
新型的15KHz超聲波塑膠焊接機(jī)，對(duì)焊接較軟的PE、PP材料，以及直徑超大，長(zhǎng)度超長(zhǎng)塑膠焊件，具有*的效果，能滿(mǎn)足各種產(chǎn)品的需要，
能為用戶(hù)生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品檔次貢獻(xiàn)。

音波熔接

藉由超音波振動(dòng)將電子能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再靠焊頭（ HORN ）將能量傳達(dá)至塑料工件接觸面，使分子與分子間產(chǎn)生激烈摩擦，促使產(chǎn)品瞬間熔化并結(jié)合為一體，加工時(shí)速快、干凈、美觀、經(jīng)濟(jì)。
熔接范圍：玩具業(yè)、文具業(yè)、家電業(yè)、電子業(yè)、食品業(yè)、通信業(yè)、交通業(yè)、航天航空等。
超音波熔接實(shí)例：
日用品業(yè)：粉盒、化妝鏡、發(fā)梳、鎖圈、保溫杯、密封式容器、調(diào)味瓶、水管接頭、提把、
瓶蓋、食品容器、汽車(chē)燈罩、汽車(chē)水箱… 等。
玩具業(yè)：各式球類(lèi)玩具、文具、水槍、塑料禮品、音樂(lè)玩具、及各式塑料玩具…等。
電器業(yè)：電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話(huà)、計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)、電風(fēng)扇、電池…等。
汽車(chē)制造業(yè)：車(chē)燈、照后鏡、內(nèi)飾、保險(xiǎn)杠、各類(lèi)塑料成品…等。
電子行業(yè)：主要生產(chǎn)電源、適配器、充電器、手機(jī)外殼等眾多與塑料相關(guān)產(chǎn)品。電子行業(yè)是目前使用超聲波塑焊機(jī)多的行業(yè)，
旋轉(zhuǎn)熔接原理
是針對(duì)塑料圓形之熱可塑性產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，藉由塑料工件相互摩擦所產(chǎn)生之熱力，使塑料工件接觸面產(chǎn)生熔解，再靠外在壓力，驅(qū)動(dòng)促使上下工件凝固為一體，成為性的結(jié)合。
旋熔實(shí)例：RO濾心、冷凍杯、保溫杯、花瓶、化油器、蓮蓬頭、熱水瓶氣膽、凡而街頭等。

熱板熔接

利用模板將其加熱至所需要之溫度，再放置于塑料工件與工件之結(jié)合面的中間，使熱力集中于兩個(gè)結(jié)合面，受熱后產(chǎn)生熔解時(shí)，退出熱模板后，再利用外在壓力，致使工件合而為一，成為堅(jiān)固奈久性的功用。可處理熔接物，本身硬度較高，形狀復(fù)雜，體積碩大的產(chǎn)品皆可迎仞而解。熱熔實(shí)例：汽車(chē)車(chē)燈、戶(hù)外冰箱、門(mén)板、打氣筒、儲(chǔ)水筒、吸塵器、洞洞球、CD盒、洗衣機(jī)平衡環(huán)、韻律舞踏板等。

2熔焊方法

熔接法

以超音波超高頻率振動(dòng)的焊頭在適度壓力下，使二塊塑膠的接合面產(chǎn)生磨擦熱而瞬間熔融接合，焊接強(qiáng)度可與本體媲美，采用合適的工件和合理的接口設(shè)計(jì)，可達(dá)到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來(lái)的不便，實(shí)現(xiàn)清潔的熔接。

鉚焊法

將超音波超高頻率振動(dòng)的焊頭，壓著塑膠品突出的梢頭，使其瞬間發(fā)熱融成為鉚釘形狀，使不同材質(zhì)的材料機(jī)械鉚合在一起。

埋植

藉著焊頭之傳道及適當(dāng)之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母、螺桿等）擠入預(yù)留入塑膠孔內(nèi)，固定在一定深度，完成后無(wú)論拉力、扭力均可媲美傳統(tǒng)模具內(nèi)成型之強(qiáng)度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點(diǎn)。

成型

本方法與鉚焊法類(lèi)似，將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，焊頭發(fā)出超音波超高頻振動(dòng)后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定，且外觀光滑美觀、此方法多使用在電子類(lèi)、喇叭之固定成形，及化妝品類(lèi)之鏡片固定等。

點(diǎn)焊

A、將二片塑膠分點(diǎn)熔接無(wú)需預(yù)先設(shè)計(jì)焊線(xiàn)，達(dá)到熔接目的。
B、對(duì)比較大型工件，不易設(shè)計(jì)焊線(xiàn)的工件進(jìn)行分點(diǎn)焊接，而達(dá)到熔接效果，可同時(shí)點(diǎn)焊多點(diǎn)。

切割封口

運(yùn)用超音波瞬間發(fā)振工作原理，對(duì)化纖織物進(jìn)行切割，其優(yōu)點(diǎn)切口光潔不開(kāi)裂、不拉絲。高周波與超聲波是不同的兩個(gè)概念，高周波是指頻率大于100Khz的電磁波，超聲波是指頻率超過(guò)20千赫茲的聲波。高周波的焊接原理、熔接原理與超聲波也是不一樣的，高周波是利用高頻電磁場(chǎng)使物料內(nèi)部分子間互相激烈碰撞產(chǎn)生高溫達(dá)到焊接和熔接的目的，而超聲波是利用摩擦生熱的原理產(chǎn)生大量的熱量達(dá)到焊接和熔接的目的。

3應(yīng)用范圍

超聲波焊接機(jī)主要用于熱塑性塑料的二次連接，相比其他傳統(tǒng)工藝（如膠粘、電燙合或螺絲緊固等），具有生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、環(huán)保又節(jié)能等顯著優(yōu)點(diǎn)。超聲波塑料焊接設(shè)備被廣泛應(yīng)用于醫(yī)械、包裝、汽配、漁具等行業(yè)，如一次性輸液過(guò)濾器及血漿分離杯、自封袋、塑料酒瓶蓋、洗碗機(jī)水輪、塑料玩具、車(chē)燈、塑料假魚(yú)餌、充電器外殼和手機(jī)吊帶的焊接、一次打火機(jī)外殼的焊接等等，制造車(chē)身塑料零件，汽車(chē)車(chē)門(mén)、汽車(chē)汽車(chē)儀表、車(chē)燈車(chē)鏡、遮陽(yáng)板、內(nèi)飾件、濾清器，反光材料、反光道釘、保險(xiǎn)杠、拉索、摩托車(chē)用塑料濾清器、散熱器、制動(dòng)液罐、油杯、水箱、油箱、風(fēng)管、尾氣凈化器、托盤(pán)濾板；塑膠電子：預(yù)付費(fèi)水表電表，通訊設(shè)備，無(wú)繩電話(huà)，手機(jī)配件，手機(jī)殼，電池殼,充電器、閥控式密封維護(hù)鉛酸蓄電池，3寸軟盤(pán)，U盤(pán)，SD卡，CF卡，USB接插件、藍(lán)牙；玩具文具：文件夾,相冊(cè),折盒，PP中空板，筆套，墨盒，硒鼓,；醫(yī)用日用：手表，廚具,口服液瓶蓋，點(diǎn)滴瓶蓋、手機(jī)飾件，金柔刷，日用品，衛(wèi)生用品，兒童用品，空氣床墊，衣架，刀柄，園藝用品，櫥具潔具，花灑，金柔刷，淋浴頭，防偽瓶蓋，化妝品瓶蓋，咖啡壺，洗衣機(jī)、空氣除濕機(jī)，電熨斗、電水壺、吸塵器，音箱金屬面蓋及土木格柵等。

4技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1、自動(dòng)焊接機(jī)工作效率高。
2、自動(dòng)焊接機(jī)操作簡(jiǎn)便。
3、自動(dòng)焊接機(jī)更適應(yīng)流水線(xiàn)作業(yè)。
4、自動(dòng)焊接機(jī)節(jié)約人力成本。
智能電腦追頻型超聲波焊接機(jī)介紹
核心提示：適用于精密塑膠電子產(chǎn)品焊接。如U盤(pán)、SD卡、電子充電器、耳機(jī)插頭、耳塞網(wǎng)等。
①智能電腦控制自動(dòng)追蹤超聲波頻率。
②采用了16位分辨（N=65535），調(diào)整響應(yīng)速度：設(shè)置范圍1～8ms。
③提高了諧振定位精度,使控制分辨在0.25Hz。調(diào)整精度：1-10%。
④主控制帶自診斷功能，并且能對(duì)換能器組合結(jié)構(gòu)及連接線(xiàn)等進(jìn)行自動(dòng)判別，并相應(yīng)信息提示。
開(kāi)機(jī)自動(dòng)測(cè)試運(yùn)行一次，將對(duì)超聲組件的實(shí)際工作頻率的結(jié)束將被儲(chǔ)存并顯示當(dāng)前頻率。
設(shè)計(jì)頻率：首先確認(rèn)換能器與工具頭的大概頻率，然后把大概的頻率輸入設(shè)置即可。（例：估計(jì)換能器組合約在20KHz,所設(shè)置頻率在20～20.5 KHz均可）：
每一次焊接結(jié)束時(shí)的實(shí)際工作頻率儲(chǔ)存并顯示當(dāng)前頻率。
焊接后因焊頭發(fā)熱或其它因素造成頻率漂移，始終處于佳諧振狀態(tài)并儲(chǔ)存。

◆超音波模具架設(shè)常發(fā)生的問(wèn)題：
1. 忽略了超音波的特性為“擴(kuò)大、集束、摩擦、振動(dòng)、傳導(dǎo)、能量分布”的特性，而用沖模、塑膠模、或一般工具機(jī)的觀念或經(jīng)驗(yàn)，去架設(shè)超音波模具，結(jié)果導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮超音波的經(jīng)濟(jì)效益。
2. 忽略了超音波能量分布、氣缸、塑品、模具、機(jī)臺(tái)底板的累積誤差，而單純用超音波的上模與底模，來(lái)效正機(jī)械與模具的垂直、水平精度是錯(cuò)誤的，如此易造成微調(diào)功能的失效。（請(qǐng)參閱超音波模具架設(shè)技巧）
　　3. 且符合經(jīng)濟(jì)效益的超音波架模技巧，就是用熔接時(shí)間與預(yù)熱塬理，來(lái)控制產(chǎn)品的精度與距離（一般都忽略了超音波的導(dǎo)熔線(xiàn)只有0.3~0.6m/m，多出的動(dòng)作或熔接條件，均是消耗超音波的能量，也均是欲達(dá)超音波經(jīng)濟(jì)效益的反作用力。

5超聲效應(yīng)

當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱的、電磁的和化學(xué)的超聲效應(yīng)，包括以下4種效應(yīng)：

機(jī)械效應(yīng)

超聲波的機(jī)械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當(dāng)超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時(shí) ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機(jī)械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時(shí)，由于超聲波的機(jī)械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見(jiàn)電介質(zhì)物理學(xué)和磁致伸縮）。

空化作用

超聲波作用于液體時(shí)可產(chǎn)生大量小氣泡。一個(gè)原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來(lái)溶于液體的氣體過(guò)飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“撕開(kāi)”成一空洞，稱(chēng)為空化。空洞內(nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會(huì)隨周?chē)橘|(zhì)的振動(dòng)而不斷運(yùn)動(dòng)、長(zhǎng)大或突然破滅。破滅時(shí)周?chē)后w突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時(shí)產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。

熱效應(yīng)

由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時(shí)能產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)。

化學(xué)效應(yīng)

超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應(yīng)。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過(guò)氧化氫；溶有氮?dú)獾乃?jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸；染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會(huì)變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解、分解和聚合過(guò)程。超聲波對(duì)光化學(xué)和電化學(xué)過(guò)程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機(jī)物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。