超聲波塑料焊接機(jī)—熔接塑料基礎(chǔ)

時(shí)間：2019-12-16作者：無(wú)錫尼可超聲波設(shè)備有限公司瀏覽：91

了解超聲波焊接工具有助于設(shè)計(jì)師有效的應(yīng)用此組裝方法。
過(guò)去二十年來(lái)，超聲波塑料焊接已**實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。臺(tái)式機(jī)型具有比例閥控制，線性編碼器，線路電壓調(diào)節(jié)，內(nèi)部過(guò)程控制功能等。這些進(jìn)步讓OEM們能夠獲得較好的產(chǎn)量和效率，焊接者較加堅(jiān)固，較易于使用，并具有高度集成的校準(zhǔn)和過(guò)程控制。
了解超聲波焊接機(jī)組的功能以及系統(tǒng)的工作原理很有用。這有助于簡(jiǎn)化為每個(gè)應(yīng)用確定較佳焊接方法的過(guò)程。
 
機(jī)器基礎(chǔ)
超聲波塑料焊接機(jī)的**是傳感器組件-通常被稱(chēng)為“堆疊”。堆疊通常由三個(gè)組件組成；轉(zhuǎn)換器，增壓器和焊接喇叭。這些部件以特定的扭矩值鏈接在一起并用作諧振工具。
轉(zhuǎn)換器是振動(dòng)源。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是夾在金屬板上的壓電陶瓷盤(pán)。他們被高力地夾緊到精心設(shè)計(jì)的鈦圓柱體上。發(fā)電機(jī)將高頻電能提供給系統(tǒng)電源模塊。電纜將功率饋送到轉(zhuǎn)換器。并且壓電陶瓷相應(yīng)于正弦，高頻電信號(hào)而膨脹和收縮。鈦圓柱將這種機(jī)械振動(dòng)傳遞到堆疊的其余部件。
由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的振動(dòng)大約為9mm，從零到高。為了獲得大多數(shù)熱塑性樹(shù)脂的熔體溫度，這是不夠有用的振動(dòng)。增壓器放大輸入振動(dòng)，根據(jù)增壓器設(shè)定定義的比例放大振動(dòng)。例如，使用1:2.0增壓器，9m輸入端將在升壓末端給出18m的可測(cè)量振動(dòng)輸出。
焊接喇叭將產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)移到熱塑性工件上。喇叭設(shè)計(jì)匹配工件輪廓。它將從助推器傳遞的震蕩衰減到特定值，并施加該過(guò)程所需的力。焊接喇叭和增壓器設(shè)計(jì)在為發(fā)電機(jī)信號(hào)使變頻器震蕩的頻率處具有軸向振動(dòng)模式。
所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)在兩個(gè)熱塑性組分的界面處引發(fā)熔融。用于描述超聲波堆疊中的振動(dòng)量的術(shù)語(yǔ)是“振幅”。每個(gè)熱塑性塑料將具有有效啟動(dòng)熔體的特定振幅范圍。正確的轉(zhuǎn)換器，增壓器和正確設(shè)計(jì)的焊接喇叭都是提供特定應(yīng)用需求的振幅關(guān)鍵。幅度**出的范圍可能導(dǎo)致不良件或破壞材料在一起。
試驗(yàn)和誤差是確定熱塑性塑料較有效振幅的一種方法。但大多數(shù)超聲波焊接機(jī)的供應(yīng)商都有幅面數(shù)據(jù)可用于廣泛的熱塑性塑料。例如，聚碳酸酯需要18到22米（0到峰值）的振幅。然而，其他因素影響所需的幅度。這些可以包括塑料部件的尺寸，從焊嘴的端部到兩個(gè)塑料件之間的界面的偏移量以及塑料樹(shù)脂中的添加劑。
**技術(shù)
塑料焊接機(jī)具有許多可調(diào)整幅度、強(qiáng)度和曝光的設(shè)置。這三個(gè)因素相互作用并影響塑料熔體或焊接過(guò)程的成敗。當(dāng)部件接口處的材料熔化并且部件與組件的必要強(qiáng)度和密封要求相結(jié)合時(shí)，發(fā)生塑性熔體。
振幅是以靜態(tài)位置（以微米為單位）在焊接喇叭末端的膨脹量的表示。它可以設(shè)置為百分比值，作為過(guò)程參數(shù)，或者作為鍋的相對(duì)位置。外部測(cè)量為微米（0至峰值或峰峰值）或十進(jìn)制。對(duì)于大多數(shù)熱塑性樹(shù)脂，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明應(yīng)該存在于焊接喇叭末端的振幅范圍，以實(shí)現(xiàn)“正?！焙附舆^(guò)程。對(duì)于20khz超聲波焊接工藝，例如，聚苯乙烯（PS）需要15至20m（0至峰值），高密度聚乙烯（HDPE）需要45至50m（0至峰值）。
力是按部件上的實(shí)際施加的力，以牛頓測(cè)量，或磅的磅（lbf）?！罢！焙附舆^(guò)程所需要的力量主要受零件尺寸的影響。作為一般規(guī)則，大約1磅/平方英尺給出了個(gè)線性毫米的能量，指向零件接口。例如，1.5英寸直徑的組件需要約120lbf的焊接力。根據(jù)設(shè)備，力的單位可以是psig，bar，lbf或牛頓（N）。最后，曝光可以是時(shí)間值，標(biāo)準(zhǔn)或公制單位的距離值，或瓦特，焦耳或瓦特/秒的功率。
曝光是施加振動(dòng)和力的持續(xù)時(shí)間，以秒為單位。
超聲波塑料技術(shù)的進(jìn)步解決了這些變量中的每一個(gè)。
發(fā)電機(jī)和電源模塊中的線路電壓調(diào)節(jié)功能可以確保施加到轉(zhuǎn)換器的高頻信號(hào)產(chǎn)生位于嚴(yán)格控制的規(guī)范范圍內(nèi)的輸出幅度。這對(duì)于焊接過(guò)程至關(guān)重要。振幅是使焊接過(guò)程有效的主要參數(shù)。升壓器和喇叭部件僅僅是堆疊中國(guó)壓縮波形的反應(yīng)段。因此，來(lái)自轉(zhuǎn)換器的輸入幅度必須是正確的，以便在焊接喇叭的末端獲得目標(biāo)振幅。
系統(tǒng)的振幅需要校準(zhǔn)，以保持焊接質(zhì)量和一致性。用戶(hù)應(yīng)注意每個(gè)轉(zhuǎn)換器都是在嚴(yán)格的規(guī)格范圍內(nèi)制造的。任何轉(zhuǎn)換器的幅度輸出將在規(guī)范內(nèi)，無(wú)論其連接到發(fā)生器。這可以在一臺(tái)機(jī)器上建立驗(yàn)證過(guò)程，也許在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。然后，該過(guò)程可以轉(zhuǎn)移到另一個(gè)機(jī)器，在另一個(gè)制造工廠，例如，對(duì)性能有很高的信心。
比例閥組件控制塑料焊接機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)。因此，來(lái)自轉(zhuǎn)換器的輸入幅度必須是正確的，以便在焊接喇叭的末端獲得目標(biāo)振幅。
系統(tǒng)的振幅需要校準(zhǔn)，以保持焊接質(zhì)量和一致性。用戶(hù)應(yīng)注意每個(gè)轉(zhuǎn)換器都在嚴(yán)格的規(guī)格范圍內(nèi)制造的。任何轉(zhuǎn)換器的幅度輸出將在規(guī)范呢，無(wú)論其鏈接到發(fā)生器。這可以在一臺(tái)機(jī)器上建立驗(yàn)證過(guò)程，也許在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。然后，改過(guò)程可以轉(zhuǎn)移到另一個(gè)機(jī)器，在另一個(gè)制造工廠，例如，對(duì)性能有很高的信心。
比例閥組件控制塑料焊接機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)。因此，他們?cè)谒芰线^(guò)程中動(dòng)態(tài)的控制力。幅度和力是互動(dòng)的。幅度描述施加到工件的壓縮波形。力描述了將震動(dòng)傳遞到工件中的方法。校準(zhǔn)比例閥的控制電壓。該校準(zhǔn)允許觸發(fā)力，焊接力或保持力的焊接參數(shù)的數(shù)值代表實(shí)際施加的力。
此外，比例閥系統(tǒng)中的壓力傳感器是提供驅(qū)動(dòng)氣缸中的壓力閉環(huán)控制。這消除了進(jìn)氣壓力的變化。系統(tǒng)校準(zhǔn)可使經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的過(guò)程參數(shù)在多臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，使用具有校準(zhǔn)幅度和力的超聲波塑料焊接進(jìn)行的過(guò)程驗(yàn)證協(xié)議，可以有很高的信心。
曝光由焊接方法設(shè)定，是關(guān)閉電源模塊的因素四種標(biāo)準(zhǔn)焊接方法是：時(shí)間，能量，相對(duì)距離和**距離。當(dāng)然，超聲波塑料焊接設(shè)備的各種制造商對(duì)這些方法使用略不同的術(shù)語(yǔ)；例如，使用術(shù)語(yǔ)“崩潰”作為相對(duì)距離。
專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于超聲波焊接的塑料組件或更多個(gè)部件之間的界面包含幾何形狀，這有助于在焊接接頭區(qū)域引發(fā)塑性熔體。這些幾何形狀是基于標(biāo)準(zhǔn)接頭設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。他們代表一定量的待熔化的塑料。當(dāng)塑料熔化并在接頭內(nèi)流動(dòng)時(shí)，焊機(jī)可以檢測(cè)焊接距離或崩潰。該距離與焊接頭的強(qiáng)度密切相關(guān)。
一些組件需要對(duì)成品零件的總長(zhǎng)度（OAL）的嚴(yán)格公差。基于**距離的曝光方案在看到OAL值時(shí)將停止焊接過(guò)程。有時(shí)候，全自動(dòng)裝配線中的生產(chǎn)率或焊接站的時(shí)間比優(yōu)化焊接接頭的強(qiáng)度較為重要。在這種情況下，時(shí)間是可以選擇的焊接方法。
許多系統(tǒng)還提供能量作為焊接方法。它們使用由電源模塊計(jì)算的特定能量值。注意，該能量值是用于維持轉(zhuǎn)換器幅度輸出的功率量。在聯(lián)合設(shè)計(jì)區(qū)域啟動(dòng)和維持塑料熔體的動(dòng)力學(xué)影響轉(zhuǎn)爐需要多少功率。但其他過(guò)程變量也可能影響功率和能量值。有時(shí)能量值與良好的焊縫相關(guān)。然而，通常的做法是根據(jù)焊接設(shè)備供應(yīng)商執(zhí)行的焊接試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，對(duì)焊接方法做出決定。


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  詞條說(shuō)明

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