發(fā)布時間:2022-08-30
超聲波焊接機主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、焊頭及配套的夾具組成,焊接機的好壞是決定能否成功焊接的前提。
超聲波發(fā)生器作為超聲波焊接機的核心組成部分,其性能的好壞對焊接質(zhì)量有著決定性的影響。超聲波發(fā)生器的作用主要是用于將工頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡l率的振蕩電流,其核心要求之一即是要求能頻率自動跟蹤控制,即要求其能對在工作中變化的換能器諧振頻率進行跟蹤,以保證整機工作在諧振頻率內(nèi),這是因為系統(tǒng)振動一旦失諧,直接將導(dǎo)致振幅降低,造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)定甚至失敗。其次超聲波發(fā)生器還應(yīng)具有功率自適應(yīng)功能,能在工作中根據(jù)負載的變化來調(diào)節(jié)輸出的功率,以實現(xiàn)焊接機的高效率與高穩(wěn)定性[5]。
換能器是用來將發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電能轉(zhuǎn)換為彈性機械能的裝置,是超聲波聲學系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,其原理是利用單晶體材料的逆壓電效應(yīng)將輸入的電功率轉(zhuǎn)換為機械功率。換能器與超聲波發(fā)生器之間的匹配是保證焊接質(zhì)量的要點,必須保證兩者之間的諧振,否則易導(dǎo)致?lián)Q能器發(fā)熱、溫度過高、易損壞,同時也可能導(dǎo)致發(fā)生器電源的損壞。
超聲波的原始振幅一般很小,通常只有幾微米,而實際加工應(yīng)用中所需要的振幅在幾十到幾百微米左右,所以通常需要通過變幅桿將其振幅放大,并且變幅桿還可以起到機械阻抗的作用,在換能器與負載之間進行阻抗匹配,使超聲波能量更有效地從換能器向待焊接面?zhèn)鬟f。對變幅桿的主要要求是在工作頻率內(nèi)材料損耗小,傳遞效率高,同時其疲勞強度要高而聲阻要小,以獲得較大的振動速度和振幅位移。
超聲波焊頭是超聲波能量傳遞的最后一個環(huán)節(jié),它將超聲波產(chǎn)生的高頻振動傳遞到待焊接的表面上,因其要傳遞超聲波,所以焊頭一定要工作在諧振狀態(tài)下,即焊頭的固有諧振頻率要與換能器匹配,其次還要求其振幅均勻,焊頭端面形狀適應(yīng)被焊接工件的形狀。
超聲波焊接夾具主要起定位和承載的作用,夾具的加工精度對焊接產(chǎn)品的形狀和精度有直接的影響,夾具與焊接產(chǎn)品的角度和弧度不吻合時易造成產(chǎn)品焊接后尺寸偏差甚至發(fā)生變形。夾具按照焊接產(chǎn)品仿形加工完后還需要微調(diào)其固有頻率,使其頻率與超聲波焊接機吻合,以達到最佳的焊接效果。
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