超聲波塑料焊接機

當超聲波作用於熱塑性的塑料接觸面時，會產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，由於焊區即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產生局部高溫。又由於塑料導熱性差，一時還不能及時散發，聚集在焊區，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，焊接強度能接近於原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決於換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時間和焊頭壓力是可以調節的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個量相互作用有個適宜值，能量超過適宜值時，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。

1、熔接法：超聲波振動隨焊頭將超聲波傳導至焊件，由於兩焊件處聲阻大因此產生局部高溫件交界面熔化。在一定壓力下，使兩焊件達到美觀、快速、堅固的熔接效果。

2、埋植(插)法：螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬，經高速振動，使金屬物直接埋入成型塑膠內，同時將塑膠熔化，其固化后完成埋插。

3、鉚接法：欲將金屬和塑料或兩塊性質不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅固。

4、點焊法：利用小型焊頭將兩件大型塑料製品分點焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓於兩件塑料工件上，從而達到點焊的效果。

5、成型法：利用超聲波將塑料工件瞬間熔化成型，當塑料凝固時可使金屬或其它材質的塑料牢固。

6、切除法：利用焊頭及底座的特別設計方式，當塑料工件剛射出時，直接壓於塑料的枝幹上，通過超聲波傳導達到切除的效果。

超聲波塑料焊接機由氣壓傳動系統、控制系統、超聲波發生器、換能器及工具頭和機械裝置等組成。

1、氣動傳動系統

包括有：過滹器、減壓閥、油霧器、換向器、節流閥、氣缸等。

工作時首先由空壓機驅動衝程氣缸，以帶動超聲換能器振動系統上下移動，動力氣壓在中小功率的超聲波焊接中氣壓根據焊接需要調定。

2、控制系統

控制系統由時間繼電器或集成電路時間定時器組成。主要功能是：一是控制氣傳動系統工作，使其焊接時在定時控制下打開氣路閥門，氣缸加壓使焊頭下降，以一定壓力壓住被焊物件，當焊接完后保壓一段時間，然後控制系統將氣路閥門換向，使焊頭回升複位；二是控制超聲波發生器工作時間，操作時只啟動按鈕產生一個觸發脈衝，便能自動地完在本次焊接全過程。整個控制系統的順序是：電源啟動一觸發控制信號 氣壓傳動系統，氣缸加壓焊頭下降並壓住焊觸發超聲發生器工作，發射超聲並保持一定焊接時間 去除超聲發射 繼續保持一定壓力時間 退壓，焊頭回升 焊接結束。

3、超聲波發生器

（1）功率較大的超聲波塑料焊接機，發生器信號採用鎖相式頻率自動跟蹤電路，使發生器輸出的頻率基本上與換能器諧振頻率一致。

（2）功率在500W以上的超聲波塑料焊接機所用發生器採用自激式功率振蕩器，也具有一定的頻率跟蹤能力。

4、超聲波塑料焊接機使用的聲學系統

（1）換能器

超聲波塑料焊接機用的聲學系統包括三個部分：1驅動部分2固定部分3工作部分。在以上三個組成部分中，驅動是核心，一般採用螺栓夾緊的縱向振動換能器，其中半波長縱向振子與四分之一的波長縱向振子，半波長縱向振與半波長聚能器相連接組成一個全波長塑料焊接換能器，而四分之一波長縱向振子與四分之一波長聚能器相連，組成一個半波長換能器。

（2）工具頭

對不同的焊接對象需要有不同工具頭，不管是近場焊接還是傳輸焊接，只有半波長的工具頭才能使焊接端面達到最大的振幅。工具頭，有帶振幅放大的和不帶振幅放大的兩種。塑料焊接機用聲學系統工具頭，所用材料通常為鋁合金，其端面鍍硬質合金，功率較大時也有用鈦合金材料製成的，該材料疲勞強度比鋁合金高一倍多。

一、超聲波塑料焊接優點：

1、焊接速度快，焊接強度高、密封性好；

2、取代傳統的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會損傷工件；

3、焊接過程穩定，所有焊接參數均可通過軟體系統進行跟蹤監控，一旦發現故障很容易進行排除和維護。

二、超聲波金屬焊接優點：

1、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。

2、焊接后導電性好，電阻係數極低或近乎零。

3、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。

4、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

5、焊接無火花，環保安全。

超聲波塑料焊接機由於使用場合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一樣，其規格也是各式各樣的。其輸出功率從手工焊接機的幾十瓦到大型機的幾千瓦，頻率一般在15KHz到40KHz範圍內。

超聲波塑料焊接機普遍運用於汽車行業、電子行業、醫療行業、家電行業、無布服裝、辦公用品、包裝行業、玩具行業等。比如車身塑料零件，汽車車門、汽車汽車儀錶、車燈車鏡、遮陽板、內飾件、濾清器，反光材料、反光道釘、保險杠、拉索、摩托車用塑料濾清器、散熱器、制動液罐、油杯、水箱、油箱、風管、尾氣凈化器、托盤濾板；塑膠電子：預付費水表電錶，通訊設備，無繩電話，手機配件，手機殼，電池殼，充電器、閥控式密封維護鉛酸蓄電池，3寸軟盤，U盤，SD卡，CF卡，USB接插件、藍牙；玩具文具：文件夾，相冊，折盒，PP中空板，筆套，墨盒，硒鼓,；醫用日用：手錶，廚具，口服液瓶蓋，點滴瓶蓋、手機飾件，金柔刷，日用品，衛生用品，兒童用品，空氣床墊，衣架，刀柄，園藝用品，櫥具潔具，花灑，金柔刷，淋浴頭，防偽瓶蓋，化妝品瓶蓋，咖啡壺，洗衣機、空氣除濕機，電熨斗、電水壺、吸塵器，音箱金屬面蓋及土木格柵等。

ABS

丙烯晴丁二烯

苯藝烯共聚物，質輕，兼具軔性，剛性與耐化學品性，用途廣泛，此材質導熱性佳，特別適合超聲波溶接。

General purpose ps

一般聚苯乙烯，比重輕，對水及化學物之抗蝕性強，安定、絕緣性佳，特別適合於射出及押出成形，常用於玩具、裝飾品、盂洗設備、磐子、透鏡、浮動輪等的製造。由於彈強性係數高，適合超聲波熔接。

Acrylics

壓克力，硬度大、耐重擊、不受酸之作用，有高度光學明晰性，著色性良好，常用於汽車尾燈、義錶板、獎章、水龍頭把手等。用於超聲波溶接時，須注意衰明度問題。

Impact ps

耐重擊聚苯乙烯

Acetal

縮醛，抗張及耐壓強度高，耐磨性佳，最具強軔及強性，常用作接練、螺絲、軸承、滾筒、廚房用具等，因磨係數低，用超聲波熔接時需高振動幅度及較長的熔接時間。

20-30% glass Filled PS

玻織強化聚苯乙烯

Celluloeics

酯酸織維性物質 ,超聲波振動時材質易變化變色，接觸面不易吸收能量，熔接較困難。

Unmodified PP

聚丙烯 ,比重輕，有良好絕緣性，強度高，能耐熱及化學劑的侵蝕，抽絲后可製成繩綱等織品。製品有玩具、行李箱、音樂外殼、電氣絕緣物、食品包裝等。本材質因彈性係數低，易衰減聲波振動，較難熔接。

注意焊頭不可以任意修改，否則會改變其諧振頻率及機械強度，容易導致換能器或電器零件損壞。

超聲波焊接機操作要領：

機器工作原理：

將220V/50HZ的電源供電，轉變為20KHz或15KHz的高壓電能，利用換能器轉換成機械能，機械振動經二級桿放大經焊頭傳遞至被加工物，利用空氣壓力，產生工件接觸面加壓摩擦熔接的效果。

安裝程序：

A：將機架上的三根電纜分別接入底座和發生器的插座上，並擰緊。

B：安裝好換能器系統，並擰緊固定螺絲。

C：調整機架高度並擰緊機體固定把手。

D：觀察底座上急停開關是否複位，如未，請複位。

E：連接好氣源及電源，並接好地線。

F：將焊頭與二級桿之間的接觸面擦拭乾凈，在兩個端面上塗抹少量硅油或黃油，將螺桿擰入焊頭一邊擰緊，然後將焊頭與二級桿這宰用螺桿連接，並用板手鎖緊。

G：操作前，請務必做超聲檢測，以確定發生器頻率與換能器系統機械諧振頻率一致。尤其是更換焊頭或改變輸出振幅之後，不可疏忽。

超聲波檢測：

為了達到最佳的使用效果並維護本機的性能，調整發生器與換能器系統的諧振，非常重要。

A：調諧前，確保焊頭與二級桿之間必需鎖緊。調諧時，焊頭不要接觸其它物品。

B：打開電源開關，此時電源指示燈亮。

C：按下超聲波測試開關，並注視負載表，（如電流表指針超30%或超過2A，則按下超聲測試開關的時間要非常短），調整調諧電感，左右旋轉直到負載電錶批示在最小位置，通常在5%-15%或300MA-900MA之間。

D：因本機設有卡位，所以調諧電感的調整範圍只有360度，如焊頭的頻率同20KHZ或15KHZ相差較遠時，需打開機蓋，拆開固定位進行調整。

注意

（1）：調整調諧電感時，負載表電流大小變化，並非表示功率輸出大小，只表示發生器與換能器能器系統諧振程度，（電流越小，諧振越

好）。如需要較大振幅輸出，可改變二級桿的品種。（15KHz機還可調整振幅調節開關，但不可在有超聲波時調整振幅調節開關，以防

高壓電擊。）

（2）：負載表空載時，表示諧振程度；帶負載時，表示輸出能量。

（3）：調諧時，如過載指示燈亮，應立即鬆開測試開關，過5秒鐘之後，調整調諧電感，再做超聲波檢測。

（4）：正確的調諧非常重要，如果無法達到正常情況，請參照故障檢測表，不可勉強使用，以免損壞機器。

校模：

為達到高的生產效率，焊頭與塑料件之間的距離應盡量縮短但仍需留有足夠的空間方便取放塑料件。

1將塑料件放在底座中調整氣壓在2Kg左右，利用焊頭升降開關來使上下摸對準。

2選擇適合的焊頭與塑料件之間的距離鎖緊機架固定把手。

3調整限位螺栓使焊頭下降壓緊塑料件之後仍有0.2mm左右的空間。（對於焊接深度要求較高的塑料件，此空間相應加大）。

4調整焊接、保壓時間、氣壓、試焊樣件。

5觀察樣件，如發現焊接不均勻，則需要細調底座的平衡，一般原則為焊接部位熔接越厲害，則應調低，在底座相反位置墊上紙片等抬高底座對應位置，使塑料件與焊頭吻合良好。

影響塑料件超聲加工的因素如下：

（1）接觸面的設計（2）焊接線的設計（3）塑料材質

（4）塑料件外形和尺寸（5）焊接面與焊頭之間距離（6）焊頭的設計

（7）焊頭的振幅（8）校模的準確性（9）焊接壓力、時間參數的選擇

超聲波焊接操作步驟：選擇振幅、二級桿調諧頻率、校模

過熔時：減小熔接時間，壓力降低振幅段數

焊接不夠：增加熔接時間或氣壓；增加振幅段數；改用較大功率 機型；選擇較大比例二級桿；確定所有參數

為了達到最佳的使用效果並維護本機的性能，調整發生器與換能器系統的諧振非常重要。

A調諧前確保焊頭與二級桿之間必需鎖緊。調諧時焊頭不要接觸其它物品。

B打開電源開關此時電源指示燈亮。

C按下超聲波測試開關並注視負載表如電流表指針超30%或超過2A則按下超聲測試開關的時間要非常短調 整調諧電左右旋轉直到負載電錶批示在最小位置通常在5%-15%或300MA-900MA之間.

D因本機設有卡位所以調諧電感的調整範圍只有360度如焊頭的頻率同20KHZ或 15KHZ相差較遠時需打開機蓋拆開固定位進行調整。超聲波塑料焊接機校模：為達到高的生產效率焊頭與塑料件之間的距離應盡量縮短但仍需留有足夠的空間方便取放塑料件