1. 如何理解超聲波振幅與頻率和功率的關系
超聲波換能器頻率低,功率大,振幅大。
同類換能器,增加變幅比率(一定范圍),功率大,振幅大;增高兩端電壓(一定范圍),功率大,振幅大。
2. 超聲波金屬焊接機技術要求
超聲波金屬焊接機與超聲波塑料焊接機在工作方式、技術要求以及機器組件上存在顯著差異。在工作方式上,塑料焊接中的焊頭振動方向通常垂直於焊位,而金屬焊接中則要求焊頭振動方向平行於焊位。特殊情況下,如處理較薄的塑料件,塑料焊接也可採用平行振動方向。然而,金屬焊接對超聲波焊接技術的挑戰更大,對功率容量、功率密度、穩定性以及自動化控制等多方面的要求遠高於普通塑料焊接。國內大部分用於塑料焊接的超聲波發生器採用自激式電路,如8400、8700全橋電路和台灣機器常用的半橋電路,電路中通常配備有調諧電感。若將塑料焊接的成熟技術直接應用到金屬焊接上,技術上的不匹配可能導致產品使用不穩定,雖然成本較低,但對於金屬焊接的高標准要求,這一優勢顯得蒼白無力。
在超聲波金屬焊接機的技術要求方面,首先,穩定高效的超聲波發生器是關鍵。理想的超聲波發生器應具備頻率自動跟蹤功能,能確保換能器系統始終處於諧振狀態,實現焊頭振幅的最大化。同時,設備應具有恆定振幅功能及振幅無級可調特性,以保證焊接過程的一致性和設備的多功能性。功率容量的高低直接關繫到能量密度的大小,金屬焊接通常需要更高的功率容量,比如20kHz的機器,功率容量至少需要3000W以上。另外,品質優良的焊頭和換能器也是金屬焊接成功的關鍵因素。金屬焊接作為工業用途,要求焊頭具有高壽命,而高性能的換能器需能長期承受3kw以上的負載。最後,優質控制系統對於滿足不同焊接需求至關重要,它通常包含焊接能量、時間、高度三種基本控制模式,並且配備多種質控軟體以適應不同應用場景。
超聲波金屬焊接是19世紀30年代偶然發現的。它類似於摩擦焊,但有區別,超聲焊接時間很短,溫度低於再結晶;它與壓力焊也不相同,因為所加的靜壓力比壓力焊小的多。一般認為在超聲波焊接過程中的初始階段,切向振動出去金屬表面的氧化物,並是粗糙表面的突出部分產生反復的微焊和破壞的過程而使接觸面積增大,同時使焊區溫度升高,在焊件交界面產生塑性變形。這樣在接觸壓力的作用下,相互接近到原子引力能夠發生作用的距離時,即形成焊點。焊接時間過長,或超聲波振幅過大會使焊接強度下降,甚至破壞。