超聲波自動化焊接設(shè)備

超聲波自動化焊接設(shè)備

1 、超聲波焊接基本技術(shù)

超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。

超聲波焊接通過超聲波發(fā)生器將 50/60 赫茲電流轉(zhuǎn)換成 15、20、30 或 40 KHz電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將塑料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜。       

線性振動摩擦焊接利用在兩個待焊工件接觸面所產(chǎn)生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下，一個工件在另一個表面以一定的位移或振幅往復的移動。一旦達到預期的焊接程度，振動就會停止，同時仍舊會有一定的壓力施加于兩個工件上，使剛剛焊接好的部分冷卻、固化，從而形成緊密地結(jié)合。

軌道式振動摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法。在進行軌道式振動摩擦焊接時，上部的工件以固定的速度進行軌道運動——向各個方向的圓周運動。

運動可以產(chǎn)生熱能，使兩個塑料件的焊接部分達到熔點。一旦塑料開始熔化，運動就停止，兩個工件的焊接部分將凝固并牢牢的連接在一起。小的夾持力會導致工件產(chǎn)生最小程度的變形，直徑在 10 英寸以內(nèi)的工件可以應用軌道式振動摩擦進行焊接。

2 、超聲波塑料焊接原理及主要組件

超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。

一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組，模具和機架 。

3 、超聲波塑料焊接優(yōu)點

超聲波塑料焊接具有以下優(yōu)點：

（1）焊接速度快，焊接強度高、密封性好；（2）取代傳統(tǒng)的焊接/粘接/熱熔焊接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會損傷工件；（3）焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進行排除和維護。

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4、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

塑料超聲波焊接技術(shù)最早在 1956 年由美國人瓊斯等人提出，60 年代美國、瑞士、日本以及英國等國便開始研究這種焊接技術(shù)并開始投入實際應用。利用超聲波能量焊接熱塑性塑料在國外已經(jīng)有四十多年的歷史。近十幾年來，隨著塑料大量應用于實際工程和日常生活、基礎(chǔ)電子工業(yè)的發(fā)展以及大功率換能器的研制成功，超聲波塑料焊接行業(yè)逐漸發(fā)展起來。

隨著塑料工業(yè)迅猛發(fā)展，塑料焊接技術(shù)水平的日益提高和超聲波塑料焊接機的不斷改進，超聲波焊接塑料的應用范圍愈來愈廣泛。應用、推廣超聲波塑料焊技術(shù)卓見成效的國外企業(yè)有美國 Branson 公司、美國聲能器材公司、日本海上電機株式會社、松下電器、德國 KLN 公司等等，其中尤為突出的要數(shù)美國的 Branson公司。他們 1961 年起運用開發(fā)制造成的塑料焊接機及已積累的應用經(jīng)驗在電子、汽車、電器、玩具、家庭用品、包裝、紡織及一般塑膠行業(yè)實現(xiàn)了多種熱塑性塑料的超聲波焊接。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，超聲塑料焊接機近 10 年來在我國發(fā)展迅速，我國已有幾十家研制超聲波塑料焊接機的單位，大部分集中在珠三角、江浙滬一帶，部分單位是獨資或合資企業(yè)，目前部分單位已研制出新一代微機控制的超聲波塑料焊接機，各種焊接參數(shù)能自動設(shè)定，大大的提高了焊接質(zhì)量。隨著功率合成技術(shù)發(fā)展，目前大功率超聲波塑料焊接機也已研制成功，并被應用于大尺寸塑料件的焊接中。

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，為了滿足日益變化的市場和個性化需求，降低成本，提高生產(chǎn)效率，汽車制造企業(yè)在引進加工中心、工業(yè)機器人、快速成形設(shè)備、自動焊接、納米加工等新設(shè)備、新手段方面已有了長足進步。超聲波塑料焊接技術(shù)就早已在德國“大眾”、美國“通用”的汽車生產(chǎn)線上得到廣泛應用，我國的上汽集團、北京汽車等生產(chǎn)廠家也在廣泛采用這項新技術(shù)，但國內(nèi)目前的超聲波焊接研究水平與國外相比還有很大的差距，還須加大力度研究開發(fā)超聲波塑料焊接設(shè)備，推動超聲波焊接技術(shù)在國內(nèi)汽車制造業(yè)中進一步發(fā)展。

5 、超聲波焊接應用市場及前景

超音波焊接憑借其特有的快捷、高效、清潔和牢固等優(yōu)點，在各類相關(guān)行業(yè)中得到了更加廣泛的應用。

（1）汽車飾件制造行業(yè)：超音波焊接設(shè)備可通過計算機程序控制來實施對大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險杠、前后門、燈具、剎車燈等。隨著高等級道路的發(fā)展，反光片也越來越多的采用超聲波焊接。

（2）家電制造行業(yè)、消費類電子產(chǎn)品制造行業(yè)：通過適當?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門、電視機外殼、收錄音機透明面板、電源整流器、電視機殼螺絲固定座、減蚊燈殼、洗衣機脫水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產(chǎn)品和消費類電子產(chǎn)品。

（3）包裝業(yè)：軟管的封口，特殊打包帶的連接。

（4）玩具業(yè)：采用超音波技術(shù)可使產(chǎn)品清潔、高效、牢固，免除使用螺絲、粘合劑、膠水或其他輔助品，能夠降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)在市場中的競爭力。

（5）電子行業(yè)：運用自動化方案設(shè)計使用戶達到規(guī)模化生產(chǎn)，同時確保產(chǎn)品之品質(zhì)需求。

（6）其他商業(yè)用途： 從通訊器材、電腦行業(yè)、打印設(shè)備到音像制品等，均可采用超音波焊接設(shè)備。