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隨著材料工業(yè)的飛速發(fā)展，重量輕，摩擦小，耐腐蝕，易加工的塑料和金屬復(fù)合材料的應(yīng)用引起了人們的關(guān)注。各種塑料產(chǎn)品已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，并且還廣泛用于航空，船舶，汽車，電器，包裝，玩具，電子，紡織和其他行業(yè)。然而，由于注射成型工藝的局限性和其他因素，形狀復(fù)雜的塑料制品中有相當(dāng)一部分無法一次注射成型，這需要粘合，并且已經(jīng)使用了塑料粘合和熱封工藝多年來相當(dāng)落后，不僅效率低下，而且粘結(jié)力強。該劑還具有一定的毒性，引起環(huán)境污染和勞動保護等問題。傳統(tǒng)工藝已不再適合現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展需求，因此一種新型的塑料加工技術(shù)-超聲波塑料熔接以其高效，高質(zhì)量，美觀，節(jié)能等優(yōu)點而著稱。在熔接塑料產(chǎn)品時，超聲波熔接機無需添加任何粘合劑，填充劑或溶劑，也無需消耗大量熱源。具有操作簡單，熔接速度快，熔接強度高，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。因此，超聲波熔接技術(shù)被越來越廣泛地使用。

一、超聲波熔接機的工作原理

超聲波作用在熱塑性塑料*的塑料接觸表面上時，每秒將產(chǎn)生數(shù)以萬計的高頻振動。這種具有一定幅度的高頻振動會將超聲波能量通過上部焊件傳遞到熔接區(qū)。也就是說，兩個焊縫之間的界面處的聲阻很大，因此會產(chǎn)生局部高溫。由于塑料的導(dǎo)熱性差，它無法及時分布，并且聚集在熔接區(qū)域中，這導(dǎo)致兩種塑料的接觸面快速熔化。添加一定壓力后，它將合并為一個。當(dāng)超聲波停止工作時，讓壓力持續(xù)幾秒鐘使其固化并形成，從而形成牢固的分子鏈，從而達到熔接的目的。熔接強度可以接近原材料的強度。超聲波塑料熔接的質(zhì)量取決于換能器熔接頭的幅度，所施加的壓力和熔接時間等三個因素。熔接時間和超聲波熔接頭壓力可以調(diào)節(jié)，其振幅由傳感器和焊頭確定。這三個量彼此具有合適的值。當(dāng)能量超過適當(dāng)值時，塑料的熔化量大，并且熔接材料容易變形；如果能量小，則不易牢固熔接，施加的壓力也不能大。該最佳壓力是熔接部分的邊長與每1 mm邊緣的最佳壓力的乘積。

二、超聲波塑料熔接的方法

1.熔接方法的超聲波振動通過熔接頭將超聲波傳導(dǎo)到焊件。由于在兩個焊件處的大聲阻抗，會產(chǎn)生局部高溫，并且熔接界面熔化。在一定壓力下，兩個焊件可以達到美觀，快速，牢固的融合效果。

2.將嵌入方法的螺母或其他金屬插入塑料工件中。首先，超聲波被傳輸?shù)浇饘伲饘傥矬w通過高速振動直接嵌入到成型的塑料中，同時塑料熔化，并且在固化后完成嵌入。

3.鉚接方法要將金屬和塑料或兩種不同質(zhì)量的塑料連接起來，可以使用超聲波鉚接方法使焊件不易變脆，美觀而牢固。

4，點焊法是用小焊頭對兩個大的塑料制品進行點焊，或?qū)⒄庞旋X焊頭直接壓在兩個塑料工件上，以達到點焊的效果。

5.成型方法使用超聲波瞬時熔化和成型塑料工件。當(dāng)塑料固化時，它可以使金屬或其他塑料材料牢固。

6.切除方法采用焊頭和底座的特殊設(shè)計方法。當(dāng)剛彈出塑料工件時，將其直接壓在塑料分支上，并通過超聲波傳輸達到切除的效果。

三、起聲波熔接機的組成及其作用

超聲波熔接機由氣動傳動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，超聲波發(fā)生器，傳感器，刀頭和機械裝置組成。

1.氣動傳動系統(tǒng)

包括：過濾器，減壓閥，潤滑器，換向器，節(jié)流閥，氣缸等。

工作時，氣缸首先驅(qū)動沖程缸，以驅(qū)動超聲換能器振動系統(tǒng)上下移動。中小功率超聲波熔接可根據(jù)熔接需要調(diào)節(jié)氣壓。

2.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由時間繼電器或集成電路時間計時器組成。主要功能是：首先，它在熔接期間的定時控制下控制氣動傳輸系統(tǒng)的操作以打開氣路閥。氣缸將熔接頭降壓，以一定的壓力擠壓熔接對象，并在熔接后保持一段時間，然后，控制系統(tǒng)使氣路閥反向以使熔接頭復(fù)位。二是控制超聲波發(fā)生器的工作時間。該系統(tǒng)使整個熔接過程自動化。在操作過程中，只有開始按鈕會生成觸發(fā)脈沖，該脈沖可以自動完成。在這個熔接過程中。整個控制系統(tǒng)的順序是：電源啟動扳機控制信號氣動傳輸系統(tǒng)，氣缸將焊頭向下加壓，并按下熔接觸發(fā)超聲波發(fā)生器工作，傳輸超聲波并保持一定的熔接時間以消除超聲波傳輸并繼續(xù)保持一定的減壓時間，焊頭開始回升，熔接結(jié)束。

3、超聲波發(fā)生器

1）大功率超聲波熔接機，發(fā)生器信號采用鎖頻自動跟蹤電路，使發(fā)生器輸出的頻率與換能器的諧振頻率基本一致。

2）功率在500W以上的超聲波熔接機使用的發(fā)電機采用自激功率振蕩器，具有一定的頻率跟蹤能力。

4、超聲波熔接機使用的聲學(xué)系統(tǒng)

1）換能器

超聲波熔接機的音響系統(tǒng)包括三個部分：1驅(qū)動部分2固定部分3工作部分。在以上三個部分中，驅(qū)動是核心，通常使用螺栓夾緊的縱向振動傳感器。其中，半波長縱向振蕩器和四分之一波長縱向振蕩器以及半波長縱向振蕩器和半波長聚光器同相。該連接構(gòu)成了一個全波長塑料熔接換能器，并且四分之一波長縱向振蕩器連接到四分之一波長集中器以形成一個半波長換能器。

2）刀頭

對于不同的熔接對象，需要使用不同的刀頭。無論是近場熔接還是透射熔接，只有半波長工具頭才能使熔接端面達到最大振幅。

有兩種類型的刀頭，一種帶振幅放大，一種不帶振幅放大。超聲波熔接機的音響系統(tǒng)工具頭通常由鋁合金制成，其端面涂有硬質(zhì)合金。當(dāng)功率大時，它也由鈦合金材料制成。結(jié)果，這種材料的疲勞強度是鋁合金的兩倍以上。

四、超聲波熔接機的型號和規(guī)格

由于場合和熔接材料的不同，超聲波熔接機具有不同的熔接尺寸和規(guī)格。它的輸出功率范圍從數(shù)十瓦的手動熔接機到千瓦的大型機，范圍從15KHz到40KHz。深圳市時代超聲波設(shè)備有限公司研制生產(chǎn)的15KHz，20KHz超聲波塑料熔接機是一種使用更廣泛的機型，輸出功率在1000W-4000W之間，工作頻率為15KHz，20KHz，重量輕，質(zhì)量好。它是塑料行業(yè)首選的超聲波塑料熔接機制造商之一。