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數字化超聲波焊接

2019-01-04  來自: 寧波清大超聲科技有限公司 瀏覽次數:303

超聲波焊接機,有自動、半自動、手動三類。

當物體的振動高于人耳聽閾上限(20KHz)時的聲波稱為“超聲波”。醫學診斷用的超聲波為1~5兆赫,蝙蝠定位用的超聲為20-100KHz。

超聲波塑膠焊接,原理是由發生器產生20KHz(或15KHz)的高壓、高頻信號,通過換能系統,把信號轉換為高頻機械振動,加于塑料制品工件上,通過磨擦生熱、達到熔點迅速熔化,繼而填充于接口間的空隙,當震動停止,工件同時在的壓力下冷卻定形完成焊接。

產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器(例如氣哨、汽笛和液哨等)、利用電磁感應和電磁作用原理制成的電動超聲發生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應制成的電聲換能器等。

超聲波焊接,對焊接較軟的PE、PP材料,以及直徑超大,長度超長塑膠焊件,具有獨特的效果,能滿足各種產品的需要,能提高生產效率和產品檔次。

1、音波熔接

藉由超音波振動將電子能轉換為機械能,再靠焊頭 ( HORN ) 將能量傳達至塑料工件接觸面,使分子與分子間產生激烈摩擦,促使產品瞬間熔化并結合為一體,加工時速快、干凈、美觀、經濟。

熔接范圍:玩具業、文具業、家電業、電子業、食品業、通信業、交通業、航天航空等。

超音波熔接實例:

日用品業:粉盒、化妝鏡、發梳、鎖圈、保溫杯、密封式容器、調味瓶、水管接頭、提把、瓶蓋、食品容器、汽車燈罩、汽車水箱… 等。

玩具業:各式球類玩具、文具、水槍、塑料禮品、音樂玩具、及各式塑料玩具…等。

電器業:電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計算機鍵盤、電風扇、電池…等。

汽車制造業:車燈、照后鏡、內飾、保險杠、各類塑料成品…等。

電子行業:主要生產電源、適配器、充電器、手機外殼等眾多與塑料相關產品。電子行業是目前使用超聲波塑焊機多的行業,

旋轉熔接原理

是針對塑料圓形之熱可塑性產品而設計,藉由塑料工件相互摩擦所產生之熱力,使塑料工件接觸面產生熔解,再靠外在壓力,驅動促使上下工件凝固為一體,成為結合。

旋熔實例:RO濾心、冷凍杯、保溫杯、花瓶、化油器、蓮蓬頭、熱水瓶氣膽、凡而街頭等。

2、熱板熔接

利用模板將其加熱至所需要之溫度,再放置于塑料工件與工件之結合面的中間,使熱力集中于兩個結合面,受熱后產生熔解時,退出熱模板后,再利用外在壓力,致使工件合而為一,成為堅固奈久性的功用。可處理熔接物,本身硬度較高,形狀復雜,體積碩大的產品皆可迎仞而解。熱熔實例:汽車車燈、戶外冰箱、門板、打氣筒、儲水筒、吸塵器、洞洞球、CD盒、洗衣機平衡環、韻律舞踏板等。

超聲波門板焊接機

熔焊方法

1、熔接法

以超音波超高頻率振動的焊頭在適度壓力下,使二塊塑膠的接合面產生磨擦熱而瞬間熔融接合,焊接強度可與本體媲美,采用合適的工件和合理的接口設計,可達到水密及氣密,并免除采用輔助品所帶來的不便,實現高效清潔的熔接。

2、鉚焊法

將超音波超高頻率振動的焊頭,壓著塑膠品突出的梢頭,使其瞬間發熱融成為鉚釘形狀,使不同材質的材料機械鉚合在一起。

3、埋植

藉著焊頭之傳道及適當之壓力,瞬間將金屬零件(如螺母、螺桿等)擠入預留入塑膠孔內,固定在深度,完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統模具內成型之強度,可免除射出模受損及射出緩慢之缺點。

4、成型

本方法與鉚焊法類似,將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈,焊頭發出超音波超高頻振動后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定,且外觀光滑美觀、此方法多使用在電子類、喇叭之固定成形,及化妝品類之鏡片固定等。

5、點焊

A、 將二片塑膠分點熔接無需預先設計焊線,達到熔接目的。

B、 對比較大型工件,不易設計焊線的工件進行分點焊接,而達到熔接效果,可同時點焊多點。

6、切割封口

運用超音波瞬間發振工作原理,對化纖織物進行切割,其優點切口光潔不開裂、不拉絲。高周波與超聲波是不同的兩個概念,高周波是指頻率大于100Khz的電磁波,超聲波是指頻率超過20千赫茲的聲波。高周波的焊接原理、熔接原理與超聲波也是不一樣的,高周波是利用高頻電磁場使物料內部分子間互相激烈碰撞產生高溫達到焊接和熔接的目的,而超聲波是利用摩擦生熱的原理產生大量的熱量達到焊接和熔接的目的。

應用范圍

超聲波焊接機主要用于熱塑性塑料的二次連接,相比其他傳統工藝(如膠粘、電燙合或螺絲緊固等),具有生產效率高、焊接質量好、環保又節能等顯著優點。

超聲波塑料焊接設備被廣泛應用于醫械、包裝、汽配、漁具等行業;

如一次性輸液過濾器及血漿分離杯、自封袋、塑料酒瓶蓋、洗碗機水輪、塑料玩具、車燈、塑料假魚餌、充電器外殼和手機吊帶的焊接、一次打火機外殼的焊接等等;

汽配:制造車身塑料零件,汽車車門、汽車汽車儀表、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:預付費水表電表,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:手表,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。

自動焊接機技術優勢

1、工作效率高。

2、操作簡便。

3、更適應流水線作業。

4、節約人力成本。

超音波模具架設常見的問題:

1. 忽略了超音波的特性為“擴大、集束、摩擦、振動、傳導、能量分布”的特性,而用沖模、塑膠模、或一般 工具機的觀念或經驗,去架設超音波模具,結果導致無法發揮超音波的經濟效益。

2. 忽略了超音波能量分布、氣缸、塑品、模具、機臺底板的累積誤差, 而單純用超音波的上模與底模,來效 正機械與模具的垂直、水平精度是錯誤的,如此易造成微調功能的失效。

3. 高級且符合經濟效益的超音波架模技巧,就是用熔接時間與預熱塬理,來控制產品的精度與距離(一般都 忽略了超音波的導熔線只有0.3~0.6m/m,多出的動作或熔接條件,均是消耗超音波的能量,也均是欲達超 音波經濟效益的反作用力。

超聲效應

當超聲波在介質中傳播時,由于超聲波與介質的相互作用,使介質發生物理的和化學的變化,從而產生一系列力學的、熱的、電磁的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:

1)機械效應

超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時 ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化(見電介質物理學和磁致伸縮)。

2)空化作用

超聲波作用于液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓,壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞,稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,并在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。

超聲波焊接機,海綿擦焊接機,清潔布焊接機

3)熱效應

由于超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。

4)化學效應

超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理后產生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理后產生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理后會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理后,特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,這表明空化作用使分子結構發生了改變 。


寧波有一家叫東和超聲波科技有限公司,專業生產自動化焊接設備,產品有超聲波焊接機(標準及非標,多頭多工位),超聲波模具等。


智能電腦追頻型超聲波焊接機(舉例:XH-4080)介紹

核心提示:適用于精密塑膠電子產品焊接。如U盤、SD卡、電子充電器、耳機插頭、耳塞網等。

①智能電腦控制自動追蹤超聲波頻率。

②采用了16位分辨(N=65535),調整響應速度:設置范圍1~8ms。

③提高了諧振定位精度,使控制分辨在0.25Hz。調整精度:1-10%。

④主控制帶自診斷功能,并且能對換能器組合結構及連接線等進行自動判別,并相應信息提示。

開機自動測試運行一次,將對超聲組件的實際工作頻率的結束將被儲存并顯示當前頻率。

設計頻率:首先確認換能器與工具頭的大概頻率,然后把大概的頻率輸入設置即可。(例:估計換能器組合約在20KHz,所設置頻率在20~20.5 KHz均可):

每一次焊接結束時的實際工作頻率儲存并顯示當前頻率。

焊接后因焊頭發熱或其它因素造成頻率漂移,始終處于諧振狀態并儲存。


◆機械性能:

1:采用CPU電腦監控各程序速度快適應力特強

2:真正全自動追頻(AFC)

3:頻率自動搜索――首先設計鄰近頻率。

4:電壓保護系統(供電電壓的范圍180V~260V);

在自動平恒電壓期間不影響本機輸出功率及工作頻率

5:過流保護;

6:供電頻率不穩自動補償。

7:超負荷保護系統。

8:適應各種大小焊模和不同的設計模具。

9:內置全自動振幅調節系統,對不同的氣壓變化及電壓波動自動補償.

10:采用FET場效管做功率放大,反應快

11:比傳統硅功率管反應速度快100倍以上。

12:內置各種故障保護功能。

◆技術參數:

操作模式:自動/手動 輸出時間:0.1-0.99s

電 壓: 220V 頻 率:40KHZ

輸出功率:800W 焊接面積:103mm

重 量:43.6KG 氣壓范圍:3-6.8bar


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