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超声波焊接机原理、焊接方法【综述】


发布时间:2019-03-29       作者:

超声波焊接机是19世纪30年月发明的。其时在作电流点焊电极加超声振动实验时,发明欠亨电流也能焊接上,是以成长了超声金属冷焊技巧。超声波焊接固然发明较早,然则到目前为止,其感化机理还不是很清晰。它类似于磨擦焊,但有区别,超声焊接光阴很短,温度低于再结晶;它与压力焊也不雷同,因为所加的静压力比压力焊小的多。如今,超声波焊接机现已广泛应用于机械、汽配、渔具、包装等行业中,如自封袋、塑料玩具、酒瓶盖、充电器外壳等等。今天贤集网小编就来与大家讲讲超声波焊接机原理、焊接方法、特色及优缺点、应用范围、操作程序、焊接要点、故障分析

我司专注超声波焊接设备、超声波模具生产和销售领域,公司产品以各类超声波焊接机、振动摩擦机、红外线焊接机、热熔热板机、超声波模具为主,公司拥有有加工中心、精密雕刻机、车床、铣床等生产加工设备,可更好的控制生产时间及生产品质,已通过ISO9001质量体系认证。联系电话:18336378887/付经理

 

超声波焊接机原理
利用超声波进行焊接的工作过程是这样的:首先,信号发生器发出一固定频率的信号(固定频率即换能器工作频率),通过换能器转换为电能产生高频机械振动作用于被焊物品上;其次,振动产生的摩擦使得物体表面温度升高,温度高于熔点时便发生熔化,将接口间间隙填充完整;最后,机械振动停止,物体在一定压力作用下冷却成形,物体间的焊接便完成了。


超声波焊接机的焊接方法
1、熔接法:超声波振动随焊头将超声波传导至焊件,由于两焊件处声阻大因此产生局部高温件交界面熔化。在一定压力下,使两焊件达到美观、快速、坚固的熔接效果。
2、埋植(插)法:螺母或其它金属欲插入塑料工件。首先将超声波传至金属,经高速振动,使金属物直接埋入成型塑胶内,同时将塑胶熔化,其固化后完成埋插。
3、铆接法:欲将金属和塑料或两块性质不同的塑料接合起来,可利用超声波铆接法,使焊件不易脆化、美观、坚固。
4、点焊法:利用小型焊头将两件大型塑料制品分点焊接,或整排齿状的焊头直接压于两件塑料工件上,从而达到点焊的效果。
5、成型法:利用超声波将塑料工件瞬间熔化成型,当塑料凝固时可使金属或其它材质的塑料牢固。
6、切除法:利用焊头及底座的特别设计方式,当塑料工件刚射出时,直接压于塑料的枝干上,通过超声波传导达到切除的效果。


超声波焊接机的特色及优缺点
一、特色:
1、两被焊接物体堆叠,经超声振动加压接分解固态情势,接合光阴短,且接合部门不产生锻造组织(粗拙面)缺点。
2、超声焊与电阻焊办法比拟,模具寿命长,模具整修与调换光阴少,并且易于完成主动化。
3、同种金属分歧种金属之间都能够停止超声焊接,与电气焊比拟消耗能量少得多。
4、超声焊与其余压焊比拟,请求压力较小,且变型量在10%以下,而冷压焊其工件变形量达40%-90%。
5、超声焊接不像其余焊接那样请求停止被焊外面的预处置及焊后的后处置。
6、处置超声焊接无需助焊剂、金属填料、外部加热等外部身分。
7、超声焊接能够使材料的温度效应降到最低(焊区的温度不跨越被焊金属相对融化温度的50%),从而不使金属布局变更,是以很得当电子范畴中的焊接应用。
二、优点:
1、熔合强度高;
2、靠近冷态加工、工件不退火、无氧化陈迹;
3、焊接后导电性好,电阻系数极低或近乎零;
4、对焊接金属外面请求低,氧化或电镀都可焊接;
5、焊接光阴短,不需任何助焊剂、气体、焊料;
6、焊接无火花,环保平安。
三、缺点:
1、当焊接工件的厚度及硬度提高时,焊接所需功率呈指数增大,因而增加了超声波焊机的制造成本,当所需功率过大时,声学系统的设计制造和工艺效果都会产生一系列较难解决的问题,因此,当前主要限于丝、箔、片等较细较薄的工件焊接。
2、当前超声波焊接系统的接头形式仅限于搭接,且受工具头的限制,工件只能在焊接系统允许的尺寸范围内伸入,焊接的接头形式和尺寸范围局限性较大。
3、当前对于超声波焊接的质量检测较为困难,一般的检测方法难以在生产过程中进行实时监控,无损检测的方法尚未达到普及状态。


超声波焊接机的应用范围
1、超声波焊接机主要用于热塑性塑料的二次连接,相比其他传统工艺(如胶粘、电烫合或螺丝紧固等),具有生产效率高、焊接质量好、环保又节能等显著优点。
2、超声波塑料焊接设备被广泛应用于医械、包装、汽配、渔具等行业,如一次性输液过滤器及血浆分离杯、自封袋、塑料酒瓶盖、洗碗机水轮、塑料玩具、车灯、塑料假鱼饵、充电器外壳和手机吊带的焊接、一次打火机外壳的焊接等等;
3、制造车身塑料零件:汽车车门、汽车汽车仪表、车灯车镜、遮阳板、内饰件、滤清器,反光材料、反光道钉、保险杠、拉索、摩托车用塑料滤清器、散热器、制动液罐、油杯、水箱、油箱、风管、尾气净化器、托盘滤板;
4、塑胶电子:预付费水表电表,通讯设备,无绳电话,手机配件,手机壳,电池壳,充电器、阀控式密封维护铅酸蓄电池 ,3寸软盘,U盘,SD卡,CF卡,USB接插件、蓝牙;
5、玩具文具:文件夹,相册,折盒,PP中空板,笔套,墨盒,硒鼓,;
6、医用日用:手表,厨具,口服液瓶盖,点滴瓶盖、手机饰件,金柔刷,日用品,卫生用品,儿童用品,空气床垫,衣架,刀柄,园艺用品,橱具洁具,花洒,金柔刷,淋浴头,防伪瓶盖,化妆品瓶盖,咖啡壶,洗衣机、空气除湿机,电熨斗、电水壶、吸尘器,音箱金属面盖及土木格栅等。


超声波焊接机的操作程序 
一、准备工作:  
1、检查超声波塑料焊接机电源,一切正常才能投入使用;  
2、检查所需之超声波塑焊机模具(焊头)和增幅器之间接触面上是否有氧化物,并清理干净。  
二、超声波模具(焊头)的安装:  
1、松开活动架盖子上面的螺丝,取出换能器套件;  
2、把所需的超声波模具(焊头)装在换能器套件之增幅器上(拧紧的力矩约为220英磅);  
3、把换能器套件放回活动架内(并合上盖子),摆正超声波模具(焊头)方向后(选择便于工作的方向),锁紧活动架盖子上面的螺丝,当然要事先将机架调至安全的高度(超声波模具下落行程限位高于台面物品);  
三、超声波焊接机模具(焊头)固有频率与超声波机输出频率匹配检测超声波焊接机模具(焊头)在悬空状态下,短暂按动(点动)超声波测试开关释放超声波,与此同时逐步调动频率调谐旋钮,直至找到指针摆动幅度为最小的位置(即调谐最佳位置)。注意:通常在指针的摆动幅度不超过“2”的情况下,应避开调谐旋钮转动范围之两端极限为宜。  
四、超声波塑胶焊接机机架高度调节:  
1、将气压调至高于1.5公斤压力(20PS)位置;  
2、按动一次超声波模具下落开关,自锁(焊头下落指示灯亮)的位置;“此时超声波模具(焊头)下落状态”; 
3、将塑焊机底模(先把塑料件放入底模内)放到超声波模具(焊头)下方之工作台上,松开锁紧机架的手柄;  
4、摇动机高度调节手轮,使超声波模具(焊头)与塑料件之顶面吻合抵触;锁紧机架,并且用夹板固定底模;  
5、将下落行程调节(限位)螺杆拎退1~2毫米,并用螺母锁紧螺杆;
6、再按动一次超声波模具下落开关,取消自锁(焊头下落指示灯熄灭)的位置,“此时超声波模具(焊头)回复至悬空状态”。 
五、时间参数的设定:要领: 触发要提前;焊接不要拖延;冷却尽量短,初步选定焊接时间[约为0.3秒]和保持压力(冷却)时间[为0秒---慢凝塑胶料例外]。  
1、发时间的设定:应根据超声波模具(焊头)下落的行程和速度来决定具体时间,目的是使超声波模具(焊头)下落时,碰到塑胶件时的前一瞬间发出超声波; 
2、接时间的设定:根据‘压紧塑胶件的压力大小’和‘焊接出来的效果’来确定,例如:①若焊接口有塑胶料‘溅出飞边’即表示‘焊接时间’过长或压力过大或‘下落行程调节(限位)螺杆’调得过低;若焊接口熔融不够,则刚巧与前者相反了;②若焊接口上各段熔融不一致,则表示各段所受到的压力不同,这可能是压力偏低,而塑胶件变形较多,调高压力试验,或者是‘超声波底模’不能使塑胶件的两半边不能完全吻合,可使用胶纸将‘超声波底模’熔融不足的位置相对垫高,反复试验以要求达到最佳焊接效果; 
3、特别要注意:在“焊接时间”和“下落行程调节(限位)螺杆的位置”都不变的情况下,调节气压伐的气压值,也能改变焊接出来的效果,故此在正常使用的过程中,必须要保持气压源的气压高于设置的气压值; 
4、压力(冷却)时间设定:如塑胶件“无变形”、“焊接后无内应力”、“凝固不是很慢”的话,通常不选取冷却时间数值(或只取1/5秒)。


超声波焊接机的焊接要点
1、超声波接缝面积要符合一定要求:    
当超声瞬间能量产生时,焊接缝面积越大,能量分散越严重,超声波焊接效果越差,甚至无法超声焊接,另外超声波是纵向传波的,能量损失同距离成正比,远距离超声焊接应控制在6厘米以内。超声焊接线应控制在30—80丝之间为宜,工件的臂厚不能低于2毫米,否则不能良好熔接,特别是要求气密的产品。
2、超声波热阻要达到工件的熔点:    
超声波换能器把电能转换为机械后,通过工件物质分子进行传导,超声波声波在固体中地传导声阻远小于在空气中的声阻,当超声波焊接通过工件接缝时,缝隙中的声阻 大,产生的热能相当就大,温度首先达到工件的熔点,再加上一定的压力,使接缝熔接,而工件的其它部分由于热阻小,温度低不会熔接。
3、超声波焊接机焊头要严格检验:       
正规超声波焊头生产商进料都有一套严格地检验程序,加工尺寸都是经过计算机软件模拟和校验后加工出来的,品质才有保障。这些工序一般作坊是无法做到的,如不经过合理地设计,做出的超声波焊头,在超声焊接小工件时,反应问题还不明显,当大功率超声时就会出现各种弊端,严重时直接损坏功率元件。
4、超声波焊接机的输出功率要衡定:      
超声波焊接机输出功率的大小,同压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定,一但超声波换能器定型,最大功率也就定型了,衡量输出能量的大小是一个复杂的过成,不是超声波换能器越大,电路使用超声波功率管越多,输出能量就越大,它须要相当复杂的振幅测量仪,才能准确测量其振幅。
5、超声时两种工件一定要可以熔接:    
不同种材质之间有的能更好地焊接,有的是基本能相熔,有的是不相熔的,同一材料之间熔点是相同的,从原理讲是可以焊接的,但是当要焊接的工件的熔点大于 350℃时,就不在适合用超声焊接了,因为超声是瞬间使工件分子溶化,判断依据是在3秒之内,不能良好熔接,就应该选择其它焊接工艺,如热板焊接等。一般来讲ABS料是最容易焊接,尼龙或PP料是最难熔接的。


超声波焊接机的故障分析
一、过热
焊头在事情时会有必定的过热征象,这是因为材料自己的机械消耗及焊件过热传导而至,焊头过热能否失常断定尺度为不带负载时,持续发射超声波半小时以上,温度不克不及够跨越50-70℃,如过热凶猛,证实焊头已损坏或材料不合格,必要调换。
二、啸叫
当焊头事情时呈现啸叫时,应阐发以下缘故原由:
1、装置螺丝能否已松动;
2、焊头能否产生裂纹;
3、焊头能否和不该碰触的物件相碰触。
三、过载
当产生器收回过载警报时,应按以下步调停止检查:
1、空载测试,如事情电流失常,则能够是焊头碰触到不该碰触的物件或焊头与焊座之间的参数调理呈现毛病。
2、空载测试不失常时,应起首察看焊头能否有裂纹,装置能否坚固,而后拆下焊头再停止空载测试,消除能否是换能器+变幅杆呈现问题,一步步停止消除,消撤除换能器+变幅杆呈现毛病的能够性后,将新的焊头拆换以断定。
3、有时会呈现空载测试失常,而不克不及失常事情的环境,有能够是焊优等声能原件内部产生变更,招致声能转递不顺畅,这里有一个比拟简略的断定办法:手触摸法。失常事情的焊头或变幅杆外面事情时振幅是异常平均的,手摸下来是丝绒般的顺滑,当声能转递不顺畅时,用手摸下来会有气泡或毛刺的感到,这时候就要采纳消除法去消除有问题的部件。产生器不失常时,也能产生异样的环境,因为失常来讲检测换能器输出波形时应为顺滑的正弦波,当正弦波上有尖峰或不失常波形时也能产生这类征象,这时候能够用别的一整枝声能元件调换以判断。

超声波焊接机原理、焊接方法【综述】



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