2.1 換能器

通過(guò)逆壓電效應(yīng)將來(lái)自于發(fā)生器的超聲頻電壓轉(zhuǎn)化為同頻率的超聲機(jī)械振動(dòng)。二、熔接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)：塑料產(chǎn)品因接收過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的熱能，不僅使塑料材質(zhì)熔化，更進(jìn)而造成塑料組織焦化現(xiàn)象，產(chǎn)生砂孔，水或氣即由此砂孔滲透而出。它由夾于兩金屬（通常是鈦）塊之間的若干壓電陶瓷片組成。片與片之間有一薄金屬板形成電極。在正弦電信號(hào)經(jīng)由電極提供給換能器時(shí)，壓電片膨脹和收縮，產(chǎn)生 15~20 μm 的軸向峰到峰運(yùn)動(dòng)。換能器是精密設(shè)備，應(yīng)小心處理。

2.2 變幅桿

變幅桿有兩個(gè)作用。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。其主要作用是放大換能器端部產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)并將振動(dòng)傳給焊頭。另一作用是提供固定套件于焊接壓力機(jī)上的位置。在換能器施加超聲能量時(shí)，變幅桿也膨脹和收縮。與焊接套件中的其它零件一樣，變幅桿是調(diào)諧裝置，因而它也必須在特定頻率共振以便將超聲能量從換能器傳至焊頭。為了有效地發(fā)揮作用，變幅桿必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。一般為半波長(zhǎng)。

2.3 焊頭

焊頭是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。與變幅桿一樣，焊頭也是調(diào)諧裝置，在大部分應(yīng)用中也提供機(jī)械放大，焊頭的長(zhǎng)度必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)

的整數(shù)倍。2）高周波是指聲波的頻率大于100KHZ時(shí)，我們就稱(chēng)之為高周波，高周波熔接機(jī)正是利用的高周波的這項(xiàng)技術(shù)。這保證焊頭端部有足夠的振幅實(shí)現(xiàn)焊接。振幅一般為 30~120 μm。待焊零件和接頭設(shè)計(jì)決定焊頭的尺寸和式樣。焊頭的形狀至關(guān)重要，因?yàn)楹割^的軸向膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)在高振幅情況下造成開(kāi)裂。在某些應(yīng)用中，焊頭加工有多個(gè)軸向狹槽。這是為了確保振幅位于縱向。焊頭端部將超聲能量傳給待焊零件。端部應(yīng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)以匹配零件來(lái)確保焊頭和零件之間實(shí)現(xiàn)能量傳遞。通常焊頭端部做成匹配零件輪廓的型材。

為防止產(chǎn)生壓痕和減少磨損，鋁必須鍍鎳或鉻。在需耐沖擊或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時(shí)，需用鋼焊頭。在需耐沖擊或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時(shí)，需用鋼焊頭。鋼焊頭疲勞強(qiáng)度低，只用于低振幅場(chǎng)合。復(fù)雜零件、特型的或大尺寸零件通常需要復(fù)合式焊頭（子母焊頭），這時(shí)基底焊頭采用鋁質(zhì)，鈦或鋼次級(jí)焊頭與基底焊頭相連并引導(dǎo)能量。臺(tái)州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷(xiāo)售為一體的技術(shù)服務(wù)性實(shí)體公司。

超聲波焊接的步驟

超聲波焊接的詳細(xì)步驟如圖所示：（超聲波焊接的詳細(xì)步驟）

步：兩個(gè)焊接塑膠件先后被放置在焊接夾具中。

第二步：焊頭下移，接觸上部塑膠件。

第三步：壓力通過(guò)焊頭，把兩個(gè)塑膠件件壓緊。

第四步：焊頭以15千赫茲或20千赫茲每秒的頻率垂直振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)能量傳導(dǎo)到兩個(gè)塑膠件的初始接觸區(qū)域，劇烈摩擦產(chǎn)生熱能，當(dāng)焊接界面的溫度達(dá)到塑料的熔點(diǎn)后，塑料熔化并流動(dòng)，振動(dòng)停止，這一段時(shí)間稱(chēng)為熔化時(shí)間。

第五步：繼續(xù)保持壓力一段時(shí)間直到熔化的塑料冷卻并固化，這段時(shí)間稱(chēng)為保壓時(shí)間。

第六步：一旦熔化的塑料固化，去除壓力，退回焊頭，兩個(gè)塑膠件熔合在一起，超聲波焊接過(guò)程完成。

超聲波焊接中的重要工藝參數(shù)

影響超聲波焊接質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素是超聲波焊接能量。有些焊接設(shè)備采用電磁力加壓系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的氣缸，能更好地控制接近速度，在焊接小型或精密零件時(shí)是有益的。焊接能量過(guò)大，容易造成焊接過(guò)度、產(chǎn)生毛邊，或者造成塑膠件變形、薄弱處斷裂甚至造成其它零部件損壞。但在另一方面，如果焊接能量過(guò)小，兩個(gè)塑膠件不能的熔合在一起，造成焊接強(qiáng)度低。超聲波焊接能量與以下工藝參數(shù)有關(guān)，如圖所示，超聲波焊接過(guò)程中工藝參數(shù)的調(diào)整歸根結(jié)底為對(duì)焊接能量的調(diào)整。

頻率頻率是指超聲波的頻率，包括15、20、30或40千赫茲。超聲波焊接機(jī)有著固定的頻率，無(wú)法調(diào)整。頻率越大，焊接能量越大。

振幅振幅是指焊頭表面振動(dòng)的幅度，其等于換能器表面振幅與調(diào)幅器增益以及焊頭增益之積，振幅可通過(guò)調(diào)幅器和焊頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。

振幅越大，焊接能量越大。不同塑料對(duì)于振幅的要求不一樣；相對(duì)于無(wú)定形塑料，半結(jié)晶塑料要求更高的振幅；熔點(diǎn)較高的塑料要求更高的振幅。表2顯示了多種塑料在20千赫茲下推薦使用的振幅。

塑料焊接機(jī)飛速的發(fā)展經(jīng)歷

資料顯示，截至目前，中國(guó)市場(chǎng)的塑料焊接機(jī)設(shè)備消費(fèi)額占全球市場(chǎng)的20%左右，已成為的塑料機(jī)械消費(fèi)國(guó)。超聲波焊接的特點(diǎn)是它發(fā)熱只集中在焊接部分，焊縫牢固而美觀，不管塑料的規(guī)格大小，幾乎所有在硬殼塑料焊接可以采用超聲波焊接。預(yù)計(jì)到2014年，我國(guó)對(duì)塑料機(jī)械需求量的年均增長(zhǎng)率為15%左右。中國(guó)塑料機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)粟北平認(rèn)為，這意味著中國(guó)的塑料機(jī)械行業(yè)將駛上發(fā)展“高速路“。        從人均塑料消費(fèi)量來(lái)看，預(yù)計(jì)到2015年，西歐人均塑料消費(fèi)量將達(dá)到132千克、北美洲人均塑料消費(fèi)量將達(dá)到145千克、拉丁美洲人均塑料消費(fèi)量將達(dá)到31千克，而我國(guó)人均塑料消費(fèi)量將達(dá)到22.8千克，僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的六分之一。

       雖然數(shù)字差距明顯，但這也意味著我國(guó)塑料產(chǎn)業(yè)還擁有較大的攀升空間和發(fā)展前景，市場(chǎng)需求的增加將帶動(dòng)塑料機(jī)械行業(yè)的快速增長(zhǎng)。超聲波設(shè)備的故障多為硬性故障，要謹(jǐn)慎清楚的檢查排除問(wèn)題才輕易開(kāi)機(jī)實(shí)驗(yàn)。特別是特大型、精密、專(zhuān)用注塑機(jī)，低溫、大功率型單螺桿擠出機(jī)，以及相關(guān)工業(yè)制品應(yīng)用的吹塑機(jī)械等產(chǎn)品的發(fā)展前景看好。中國(guó)的塑機(jī)行業(yè)將朝著專(zhuān)用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)合化、微型化、大型化、個(gè)性化和智能化方向發(fā)展，同時(shí)還要滿足節(jié)能、節(jié)材、和環(huán)保的要求，以適應(yīng)塑料原料、塑料制品加工企業(yè)節(jié)約成本的需要。