超声波焊接的工作原理

超声波焊接的基本过程可以通过以下步骤来描述：

　　1.待焊接的部件放置在铁砧或夹具中。

　　2.喇叭接触待焊接的部件。

　　3.施加压力以使喇叭与焊接材料接触并将它们保持在一起。

　　4.喇叭提供超声波振动来加热材料。振动上下或左右移动不到一毫米。

　　5.材料焊接在一起。

　　6.喇叭缩回，焊接材料可从铁砧上取下。

　　焊接时间，施加的压力和温度由焊接设备内的计算机或微处理器控制。在焊接过程中实际发生的事情取决于材料的性质。在金属中，超声波振动平行于材料平面传递。超声波产生局部变形，并且在一秒或两秒内，材料将是安全的触摸或处理。摩擦热使金属表面的温度升高到熔化温度的约三分之一，但不会熔化金属。相反，热量从表面去除金属氧化物和薄膜。这允许金属原子在两个表面之间移动并形成将金属保持在一起的键。

　　在塑料的情况下，振动垂直于材料的平面，并且摩擦热使温度升高到足以熔化塑料。塑料分子混合在一起形成键。冷却后，塑料表面焊接在一起。焊接时间可以变化，但焊接可以在短至0.25秒内形成。

　　超声波焊接中变化的因素是声波的频率（通常为20,30或40 kHz），用于将材料保持在一起的压力，以及超声波应用的时间（分数秒到超过一秒）。

　　超声波焊接与传统方法相比具有许多优点。例如，相对于其他方法，焊接在低温下发生。因此，制造商不需要消耗大量的燃料或其他能量来达到高温。这使得该过程更便宜。它也更快更安全。

　　该过程在几秒到几秒内发生。因此，它可以比其他方法更快地完成。事实上，它可以比胶水更好，更快地粘合塑料。例如，汽车中的新智能钥匙中有一个转发器芯片。检查产品，如果不理想，将相同的调节器加或减一点，直到满足要求。汽车只能在感应到芯片时启动。为了制作钥匙，金属钥匙坯的一端和芯片放入塑料顶部的一半。另一半放在它们上面并粘合到基部的一半。这种粘合通常用胶水完成，这需要时间来固化。在不到一秒的时间内，可以使用超声波焊接完成相同的任务。

　　后，超声波焊接与相同材料的传统焊接一样坚固耐用 - 这只是该方法用于汽车制造的原因之一。为了使汽车更轻，更省油，汽车制造商正在将铝作为汽车车身的主要金属。与传统焊接相比，超声波焊接可用于在更短的时间内和更低的温度下粘合金属。

台州市锦亚机械制造有限公司是一家***生产塑料线性振动摩擦焊接机，热铆焊接机，热板焊接机，多头非标型超声波塑料焊接机，以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。

振动焊接中减少粉尘的两种方法

　振动焊接是一种经济有效的热塑焊接工艺，适用于各种情况。振动焊接机在恒定压力下将两个部件的面水平地振动在一起，以产生摩擦并因此产生热量。与传统焊接相比，超声波焊接可用于在更短的时间内和更低的温度下粘合金属。正是这种热量产生了将两个部分连接在一起的焊缝。振动焊接可以准确控制产生的摩擦力（振幅），从而提供准确且可重复的结果。

　　然而，振动焊接的主要缺点之一是该工艺产生的粉尘的副产品。下面我们描述两种减少振动焊接过程产生的粉尘量的方法。

　　真空和萃取发动机

　　这些可以安装在现有机器或新焊机上，是以低成本确保内部清洁产品的好方法。可以在工具上安装抽出口，以帮助减少焊接过程中积聚的碎屑。

　　红外预热混合振动机

　　更复杂的方法是通过利用混合技术来实现“清洁”振动焊接接头。清洁振动焊接背后的想法是避免两个表面之间直接接触直到它们处于熔融状态。毕竟，它是由固体组分之间的接触产生的摩擦，产生所有有问题的灰尘颗粒。

　　解决方案是在振动焊接开始之前用红外焊接设备预热每个接头。这一阶段融入了混合振动焊机本身-通过发热金属箔带传递的能量。这种处理加热并塑化接头周围的焊接区域，减少摩擦和粉尘排放。但这不会***振动焊接的全部要点，即通过摩擦产生热量吗？

　　令人惊讶的是，虽然混合动力技术在他们的头上已经转变了很多关于振动焊接的假设。例如，使用混合机器可以完全消除固体摩擦，因此您可以获得一致的物料流，而无需局部熔化区。并且具有不需要提前加热，工作后被焊接工件也不会出现退火现象的优点。取而代之的是，两个熔融边缘可以以较小的振幅一起以较小的力振动，以获得强大且更紧凑的焊接。

　　混合技术的好处

　　使用混合机器几乎可以完全消除灰尘，同时仍然可以实现快速循环时间和有效利用能源。无需安装排气扇或真空泵，这意味着您也可以更好地利用工厂空间。简单的几何构件受益于热板焊接的低应力，高强度结果，就像复杂的几何构件一样即使在给定的应用中闪存控制不是高优先级，不受控制的闪存会带来什么样的好处呢。通过包含预热表面角度可以增加到20?，从而可以轻松焊接具有更复杂几何形状的零件。焊接质量超过非混合技术的质量，并且在质量和整洁性方面类似于激光焊接的结果，其作为连接工艺实质上更昂贵。

哪些是可焊接塑料？

有热塑性材料，弹性体和热固性树脂：热塑性材料是通过加热处理的塑料，非常适合超声波焊接。弹性体是通过交联加工的塑料;他们对超声波没有反应。这同样适用于通过固化处理并且不能通过超声波焊接的热固性树脂。

　　塑料焊接被定义为热塑性材料的分子材料结合。作为一般规则：只能相同地焊接相同的热塑性材料。

　　所有热塑性材料（PTFE除外）均可焊接。

　　决定性的材料特性：

　　电子模块：促进声音传导并确定耦合

　　阻尼：促进发热

　　熔点：确定热量需求

　　熔体粘度：高粘度熔体可以更容易地保持在连接区域内，工艺顺序更均匀

　　以下因素对可焊性有不好的影响：

　　添加剂，如防火剂

　　水分（特别是聚酰胺）

　　以下添加剂对焊接工作有积极影响：

　　玻璃纤维

　　玻璃珠

　　这些增强材料主要改善半结晶塑料的声导电性。

超声波塑胶焊接机的组成及应用

超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。

1、气动传动系统

包括有：过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。

工作时首先由空压机驱动冲程气缸，以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。

2、控制系统

控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时在定时控制下打开气路阀门，气缸加压使焊头下降，以一定压力压住被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然后控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器工作时间，本系统使整个焊接过程实现自动化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自动地完在本次焊接全过程。接下来，模块快速冷却到程序化的释放温度，这确保材料重新固化并且不会粘在冲头上。整个控制系统的顺序是：电源启动一触发控制信号 气压传动系统，气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间 去除超声发射 继续保持一定压力时间 退压，焊头回升 焊接结束。

3、超声波发生器

1） 功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。

2） 功率在500W以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器，也具有一定的频率跟踪能力。

4、超声波塑料焊接机使用的声学系统

1） 换能器

超声波塑料焊接机用的声学系统包括三个部分：1驱动部分2固定部分3工作部分。由于模制过程中的变化，例如短射，翘曲，部分收缩和腔与腔的不同，未焊接部分会出现不规则。在以上三个组成部分中，驱动是核心，一般采用螺栓夹紧的纵向振动换能器，其中半波长纵向振子与四分之一的波长纵向振子，半波长纵向振与半波长聚能器相连接组成一个全波长塑料焊接换能器，而四分之一波长纵向振子与四分之一波长聚能器相连，组成一个半波长换能器。

2） 工具头

对不同的焊接对象需要有不同工具头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头才能使焊接端面达到较大的振幅。

工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种，塑料焊接机用声学系统工具头，所用材料通常为铝合金，其端面镀硬质合金，功率较大时也有用钛合金材料制成的，该材料疲劳强度比铝合金高一倍多