超声波焊接机的原理和工艺各是怎么样的? 一.超声波应用原理 我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。这样 波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。波的分类一 般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与 传播方向垂直时，称为横波。当振动方向与传播方向一致时，称为纵 波。二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是 20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围 的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。 波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度 V，二是频率 F，三 是波长 λ。三者之间的关系如下：V=F.λ。波在同一种物质中传播的 速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，还需要考虑的 一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量 衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。

1、 超声波在塑料加工中的应用原理： 塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有 15KHZ，18KHZ， 20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的 缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触位的分 子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。

2、 超声波焊机的组成分

　　超声波焊接机主要由如下几个分组成： 发生器、 气动分、 程序控制分， 换能器分。 发生器主要作用是将工频 50HZ 的电源利用电子线路转化成高频 (例 如 20KHZ)的高压电波。 气动分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。 程序控制分控制整机器的工作流程，做到一致的加工效果。 换能器分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放 大、达到加工表面。 3.换能器分由三分组成：换能器(TRANSDUCER);增幅器(又 称二级杆、变幅杆，BOOSTER);焊头(又称焊模，HORN 或 SONTRODE)。 ① 换能器(TRANSDUCER)： 换能器的作用是将电信号转换成机械振 动信号。 将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。 A： 磁致伸缩效应。B：压电效应的反效应。磁致伸缩效应在早期的超声 波应用中较常使用， 其优点是可做的功率容量大; 缺点是转化效率低， 制作难度大，难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发 明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转 换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小。现有的 超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。 压电陶瓷换能器是用两个金 属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。 通常的换能器输出的振幅为 10µm 左右。 ② 焊头(HORN)：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑

　　料件的形状、加工范围等要求。 换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它 们的尺寸和形状均要经过特别的设计;任何的改动均可能引致频率、 加工效果的改变，它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同，尺 寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有： 钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以 20KHZ 左右高 频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。

　超声波工作原理： 热可塑性塑料的超声波加工， 是利用工作接面间高频率的摩擦而使分 子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此 时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频率有 20KHZ 和 15KHZ，其中 20KHZ 仍在人 类听觉之外，故称为超声波，但 15KHZ 仍在人类听觉范围只内。 三：超声波机构原理： 将 220V，50HZ 转变为 15KHZ(或 20KHZ)之高压电能，利用震动 子转换成机械能。如此的机械振动，经由传动子，焊头传至加工物， 并利用空气压力，产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在 振筒内，外接焊头，利用空压系统和控制回路，在事先设定之条件下 升降，以完成操作程序。 四：组件功用说明：

　　1.延迟时间设定：调整开始发振时间，在限制开关动作后 0~9.99 秒 开始发振。 2.熔接时间设定：调整熔接时间长短，在延迟时间终了发振 0~9.99 秒之范围。 3.硬化时间设定： 调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在 0~9.99 秒之范围。 4.计数器：工作循环次数记录用，附有归零压扣。 5.调整及压力表：工作压力之指示及调整压力用。 6.声波调整：调整振动子系与发振回路之共振匹配，使转换效率达到 理想。 7.振幅表：显示声波空载或负载工作之振幅强弱。 8.电源开关及灯：电源开关之控制，及指示开路之信号 9.选择开关(自动/手动/声波检查)：自动或手动之选择，及作声波 空载检视之按纽。 10.声波出力调整纽：声波出力段数之设定用，1~2 段为一般使用， 3~4 段为强力输出用。 11.声波过载灯：显示声波过载之不正常，需做声波调整，至过载灯 不会显示为止。(若仍无法解除，请来电洽询) 12.频率指示：调试机器时做机器频率显示 13 焊头：传动振动能量于工作物之上，使之熔接。 14 上升/下降缓冲调整：调整孔位于机台侧面可适当调整，使升降惯 性适中。

薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上。注意：换能器，焊头之结合面 若有损伤时，振动之传达效率会递减，应谨保养。 (2)再紧固 4 支焊头水平调整螺丝，将换能器固定在其旋转范围之 中间位置处。 (3)把焊头用手旋入换能器到不能回转为止。 (4)以焊头锁紧扳手焊头旋紧(约 300Kg/cm 之扭力)，此时特别 注意不让换能器旋转，以防止转梢扭断。 (若发现旋转则 4 支焊头水 平调整螺丝要再紧固些)。

　　15 下降速度调整：调整合理适当之下降工作速度用。 16 熔接位置视窗：检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。 17.最低点微调螺丝：在熔接熔化块，或外形尺寸需精确时使用可限 制汽缸之下降。 18 水平微调螺丝：调整此四支螺丝，可使焊头平均压附在工作物上。 19 输出电缆及插座：联接机体振动子系统与发振箱线路用。 20 控制电缆及插座：联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用。 21 接地螺母：电子回路之接地线连接用，漏电时之安全保障。 22 保险丝座：电子线路之过载保护。 五：机器安装法： 1.将发振箱放置于机体附近操作员易于观察及调整之处。 2.接地：将地线一端接地，另一端接于发振箱后面之接地旋钮。 3.发振箱与机体联接：将机体之输出电缆插头及控制电缆插头接于发 振箱插座及机体插座上 4.接空压源：将高压气压管引清净干燥之空压源与熔接机体上空气滤 清器入口接头以管束结合锁紧。 5.接电源： 发振箱后面之电源线及插头， 请接上 AC220V， ∮60/50HZ 电源。 六：各调整及熔接前准备工作： 1.装焊头： (1)先将换能器(CONE)及焊头(HORN)以及焊头螺丝，以酒 精或汽油擦洗干净，再将焊头螺丝及换能器，焊头结合面抹上一层薄