超聲波焊接技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、可靠、易于自動(dòng)化集成等優(yōu)點(diǎn)，是塑料焊接領(lǐng)域的常用技術(shù)。與傳統(tǒng)熱源直接接觸塑料產(chǎn)生熱量不同，超聲波焊接通過(guò)摩擦產(chǎn)生熱量。

振幅，頻率和波長(zhǎng)

在超聲波焊接中，縱波以高頻形式傳播，產(chǎn)生低振幅的機(jī)械振動(dòng)。焊接機(jī)的電能轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。為了了解振幅、頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系，以及它們與發(fā)熱的關(guān)系，我們需要了解超聲波焊接機(jī)的主要部件。

超聲波焊接機(jī)的主要部件有功率發(fā)生器、換能器、調(diào)幅器(有時(shí)稱為喇叭)和焊接頭。電源發(fā)生器將電壓為120V/240V的50-60Hz電源轉(zhuǎn)換為電壓為1300V、運(yùn)行頻率為20-40Khz的電源。這種能量被提供給換能器，換能器利用圓盤狀的壓電陶瓷將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，即當(dāng)高頻電流通過(guò)壓電陶瓷時(shí)，壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變位移。

變換器將振動(dòng)傳遞給調(diào)幅器。調(diào)幅器放大超聲波的振幅，并繼續(xù)將其傳送到焊接頭。焊接頭繼續(xù)放大超聲波的振幅，并與零件接觸。

能量轉(zhuǎn)移到裝配的兩個(gè)部分的焊接肋位置。由于焊接肋設(shè)計(jì)有尖點(diǎn)，能量集中在尖點(diǎn)，摩擦在壓力下產(chǎn)生熱量。這種熱量是由兩種摩擦產(chǎn)生的，一種是材料上下部分之間的表面摩擦，另一種是材料內(nèi)部的分子間摩擦。正是摩擦產(chǎn)生的熱量使上下部分在焊接位置熔化并連接在一起。

了解加熱速率

對(duì)于相同的材料，有三個(gè)因素決定了升溫速率:頻率、振幅和焊接壓力。對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)備，如15Khz、20Khz、30Khz或40Khz的機(jī)器，頻率是固定的。因此，加熱速率通常可以通過(guò)焊接壓力來(lái)改變。一般來(lái)說(shuō)，壓力越高，升溫速度越快。此外，還可以改變振幅，隨著壓力的變化，振幅越大，升溫速率越快。

當(dāng)然，過(guò)大的壓力和振幅也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，如材料退化、泄漏、裂紋和閃光等。因此，超聲波焊接需要一個(gè)優(yōu)化工藝參數(shù)的過(guò)程。參數(shù)確定后，焊接工藝可達(dá)到穩(wěn)定輸出，焊接速度快，焊接強(qiáng)度高。這就是超聲波焊接在批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的原因。

時(shí)間，距離，力量和能量

焊接所需的熱量取決于材料類型、焊接設(shè)計(jì)和設(shè)備規(guī)格。傳統(tǒng)的控制熱的方法是通過(guò)時(shí)間模式焊接，即焊接一定的時(shí)間，如0.2-1s(一般小于1s)。然而，如今的超聲波焊接設(shè)備往往可以設(shè)置和監(jiān)控焊接距離、功率和能量。經(jīng)過(guò)適當(dāng)培訓(xùn)的操作人員也可以根據(jù)實(shí)際情況和不同的材料調(diào)整參數(shù)，以獲得一致的焊接結(jié)果。這也大大提高了焊接的靈活性和可靠性。