1. 如何理解超声波振幅与频率和功率的关系
超声波换能器频率低,功率大,振幅大。
同类换能器,增加变幅比率(一定范围),功率大,振幅大;增高两端电压(一定范围),功率大,振幅大。
2. 超声波金属焊接机技术要求
超声波金属焊接机与超声波塑料焊接机在工作方式、技术要求以及机器组件上存在显著差异。在工作方式上,塑料焊接中的焊头振动方向通常垂直于焊位,而金属焊接中则要求焊头振动方向平行于焊位。特殊情况下,如处理较薄的塑料件,塑料焊接也可采用平行振动方向。然而,金属焊接对超声波焊接技术的挑战更大,对功率容量、功率密度、稳定性以及自动化控制等多方面的要求远高于普通塑料焊接。国内大部分用于塑料焊接的超声波发生器采用自激式电路,如8400、8700全桥电路和台湾机器常用的半桥电路,电路中通常配备有调谐电感。若将塑料焊接的成熟技术直接应用到金属焊接上,技术上的不匹配可能导致产品使用不稳定,虽然成本较低,但对于金属焊接的高标准要求,这一优势显得苍白无力。
在超声波金属焊接机的技术要求方面,首先,稳定高效的超声波发生器是关键。理想的超声波发生器应具备频率自动跟踪功能,能确保换能器系统始终处于谐振状态,实现焊头振幅的最大化。同时,设备应具有恒定振幅功能及振幅无级可调特性,以保证焊接过程的一致性和设备的多功能性。功率容量的高低直接关系到能量密度的大小,金属焊接通常需要更高的功率容量,比如20kHz的机器,功率容量至少需要3000W以上。另外,品质优良的焊头和换能器也是金属焊接成功的关键因素。金属焊接作为工业用途,要求焊头具有高寿命,而高性能的换能器需能长期承受3kw以上的负载。最后,优质控制系统对于满足不同焊接需求至关重要,它通常包含焊接能量、时间、高度三种基本控制模式,并且配备多种质控软件以适应不同应用场景。
超声波金属焊接是19世纪30年代偶然发现的。它类似于摩擦焊,但有区别,超声焊接时间很短,温度低于再结晶;它与压力焊也不相同,因为所加的静压力比压力焊小的多。一般认为在超声波焊接过程中的初始阶段,切向振动出去金属表面的氧化物,并是粗糙表面的突出部分产生反复的微焊和破坏的过程而使接触面积增大,同时使焊区温度升高,在焊件交界面产生塑性变形。这样在接触压力的作用下,相互接近到原子引力能够发生作用的距离时,即形成焊点。焊接时间过长,或超声波振幅过大会使焊接强度下降,甚至破坏。