超聲波焊接機的原理和工藝各是怎么樣的? 一.超聲波應用原理 我們知道正確的波的物理定義是：振動在物體中的傳遞形成波。這樣 波的形成必須有兩個條件：一是振動源，二是傳播介質。波的分類一 般有如下幾種：一是根據振動方向和傳播方向來分類。當振動方向與 傳播方向垂直時，稱為橫波。當振動方向與傳播方向一致時，稱為縱 波。二是根據頻率分類，我們知道人耳敏感的聽覺范圍是 20HZ-20000HZ，所以在這個范圍之內的波叫做聲波。低于這個范圍 的波叫做次聲波，超過這個范圍的波叫超聲波。 波在物體里傳播，主要有以下的參數：一是速度 V，二是頻率 F，三 是波長 λ。三者之間的關系如下：V=F.λ。波在同一種物質中傳播的 速度是一定的，所以頻率不同，波長也就不同。另外，還需要考慮的 一點就是波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠，能量 衰減也就越厲害，這在超聲波加工中也屬于考慮范圍。

1、 超聲波在塑料加工中的應用原理： 塑料加工中所用的超聲波，現有的幾種工作頻率有 15KHZ，18KHZ， 20KHZ，40KHZ。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的 縫隙，在加壓的情況下，使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸位的分 子相互撞擊產生融化，使接觸位塑料熔合，達到加工目的。

2、 超聲波焊機的組成分

　　超聲波焊接機主要由如下幾個分組成： 發生器、 氣動分、 程序控制分， 換能器分。 發生器主要作用是將工頻 50HZ 的電源利用電子線路轉化成高頻 (例 如 20KHZ)的高壓電波。 氣動分主要作用是在加工過程中完成加壓、保壓等壓力工作需要。 程序控制分控制整機器的工作流程，做到一致的加工效果。 換能器分是將發生器產生的高壓電波轉換成機械振動，經過傳遞、放 大、達到加工表面。 3.換能器分由三分組成：換能器(TRANSDUCER);增幅器(又 稱二級桿、變幅桿，BOOSTER);焊頭(又稱焊模，HORN 或 SONTRODE)。 ① 換能器(TRANSDUCER)： 換能器的作用是將電信號轉換成機械振 動信號。 將電信號轉換成機械振動信號有兩種物理效應可以應用。 A： 磁致伸縮效應。B：壓電效應的反效應。磁致伸縮效應在早期的超聲 波應用中較常使用， 其優點是可做的功率容量大; 缺點是轉化效率低， 制作難度大，難于大批量工業生產。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發 明，使壓電效應反效應的應用得以廣泛采納。壓電陶瓷換能器具有轉 換效率高，大批量生產等優點，缺點是制作的功率容量偏小。現有的 超聲波機器一般都采用壓電陶瓷換能器。 壓電陶瓷換能器是用兩個金 屬的前后負載塊將壓電陶瓷夾在中間，通過螺桿緊密連接而制成的。 通常的換能器輸出的振幅為 10μm 左右。 ② 焊頭(HORN)：焊頭的作用是對于特定的塑料件制作，符合塑

　　料件的形狀、加工范圍等要求。 換能器、變幅桿、焊頭均設計為所工作的超聲頻率的半波長，所以它 們的尺寸和形狀均要經過特別的設計;任何的改動均可能引致頻率、 加工效果的改變，它們需專業制作。耐用根據所采用的材料不同，尺 寸也會有所不同。適合做超聲波的換能器、變幅桿和焊頭的材料有： 鈦合金、鋁合金、合金鋼等。由于超聲波是不停地以 20KHZ 左右高 頻振動的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。

　超聲波工作原理： 熱可塑性塑料的超聲波加工， 是利用工作接面間高頻率的摩擦而使分 子間急速產生熱量，當此熱量足夠熔化工作時，停止超聲波發振，此 時工件接面由熔融而固化，完成加工程序。 通常用于塑料加工的頻率有 20KHZ 和 15KHZ，其中 20KHZ 仍在人 類聽覺之外，故稱為超聲波，但 15KHZ 仍在人類聽覺范圍只內。 三：超聲波機構原理： 將 220V，50HZ 轉變為 15KHZ(或 20KHZ)之高壓電能，利用震動 子轉換成機械能。如此的機械振動，經由傳動子，焊頭傳至加工物， 并利用空氣壓力，產生工作接面之摩擦效果。振動子和傳動子裝置在 振筒內，外接焊頭，利用空壓系統和控制回路，在事先設定之條件下 升降，以完成操作程序。 四：組件功用說明：

　　1.延遲時間設定：調整開始發振時間，在限制開關動作后 0~9.99 秒 開始發振。 2.熔接時間設定：調整熔接時間長短，在延遲時間終了發振 0~9.99 秒之范圍。 3.硬化時間設定： 調整發振終了工作物熔接處冷卻定型時間在 0~9.99 秒之范圍。 4.計數器：工作循環次數記錄用，附有歸零壓扣。 5.調整及壓力表：工作壓力之指示及調整壓力用。 6.聲波調整：調整振動子系與發振回路之共振匹配，使轉換效率達到 理想。 7.振幅表：顯示聲波空載或負載工作之振幅強弱。 8.電源開關及燈：電源開關之控制，及指示開路之信號 9.選擇開關(自動/手動/聲波檢查)：自動或手動之選擇，及作聲波 空載檢視之按紐。 10.聲波出力調整紐：聲波出力段數之設定用，1~2 段為一般使用， 3~4 段為強力輸出用。 11.聲波過載燈：顯示聲波過載之不正常，需做聲波調整，至過載燈 不會顯示為止。(若仍無法解除，請來電洽詢) 12.頻率指示：調試機器時做機器頻率顯示 13 焊頭：傳動振動能量于工作物之上，使之熔接。 14 上升/下降緩沖調整：調整孔位于機臺側面可適當調整，使升降慣 性適中。

薄的黃油脂再將焊頭螺絲鎖于焊頭上。注意：換能器，焊頭之結合面 若有損傷時，振動之傳達效率會遞減，應謹保養。 (2)再緊固 4 支焊頭水平調整螺絲，將換能器固定在其旋轉范圍之 中間位置處。 (3)把焊頭用手旋入換能器到不能回轉為止。 (4)以焊頭鎖緊扳手焊頭旋緊(約 300Kg/cm 之扭力)，此時特別 注意不讓換能器旋轉，以防止轉梢扭斷。 (若發現旋轉則 4 支焊頭水 平調整螺絲要再緊固些)。

　　15 下降速度調整：調整合理適當之下降工作速度用。 16 熔接位置視窗：檢視正常熔接時焊頭壓附工作物之狀況。 17.最低點微調螺絲：在熔接熔化塊，或外形尺寸需精確時使用可限 制汽缸之下降。 18 水平微調螺絲：調整此四支螺絲，可使焊頭平均壓附在工作物上。 19 輸出電纜及插座：聯接機體振動子系統與發振箱線路用。 20 控制電纜及插座：聯接機體控制單元與發振箱自動控制回路用。 21 接地螺母：電子回路之接地線連接用，漏電時之安全保障。 22 保險絲座：電子線路之過載保護。 五：機器安裝法： 1.將發振箱放置于機體附近操作員易于觀察及調整之處。 2.接地：將地線一端接地，另一端接于發振箱后面之接地旋鈕。 3.發振箱與機體聯接：將機體之輸出電纜插頭及控制電纜插頭接于發 振箱插座及機體插座上 4.接空壓源：將高壓氣壓管引清凈干燥之空壓源與熔接機體上空氣濾 清器入口接頭以管束結合鎖緊。 5.接電源： 發振箱后面之電源線及插頭， 請接上 AC220V， ∮60/50HZ 電源。 六：各調整及熔接前準備工作： 1.裝焊頭： (1)先將換能器(CONE)及焊頭(HORN)以及焊頭螺絲，以酒 精或汽油擦洗干凈，再將焊頭螺絲及換能器，焊頭結合面抹上一層薄