2.1 換能器

通過逆壓電效應(yīng)將來自于發(fā)生器的超聲頻電壓轉(zhuǎn)化為同頻率的超聲機械振動。二、熔接時間過長：塑料產(chǎn)品因接收過長時間的熱能，不僅使塑料材質(zhì)熔化，更進而造成塑料組織焦化現(xiàn)象，產(chǎn)生砂孔，水或氣即由此砂孔滲透而出。它由夾于兩金屬（通常是鈦）塊之間的若干壓電陶瓷片組成。片與片之間有一薄金屬板形成電極。在正弦電信號經(jīng)由電極提供給換能器時，壓電片膨脹和收縮，產(chǎn)生 15~20 μm 的軸向峰到峰運動。換能器是精密設(shè)備，應(yīng)小心處理。

2.2 變幅桿

變幅桿有兩個作用。熔接范圍：玩具業(yè)、文具業(yè)、家電業(yè)、電子業(yè)、食品業(yè)、通信業(yè)、交通業(yè)、航天航空等。其主要作用是放大換能器端部產(chǎn)生的機械振動并將振動傳給焊頭。另一作用是提供固定套件于焊接壓力機上的位置。在換能器施加超聲能量時，變幅桿也膨脹和收縮。與焊接套件中的其它零件一樣，變幅桿是調(diào)諧裝置，因而它也必須在特定頻率共振以便將超聲能量從換能器傳至焊頭。為了有效地發(fā)揮作用，變幅桿必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長或半波長的整數(shù)倍。一般為半波長。

2.3 焊頭

焊頭是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。與變幅桿一樣，焊頭也是調(diào)諧裝置，在大部分應(yīng)用中也提供機械放大，焊頭的長度必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長或半波長

的整數(shù)倍。2）高周波是指聲波的頻率大于100KHZ時，我們就稱之為高周波，高周波熔接機正是利用的高周波的這項技術(shù)。這保證焊頭端部有足夠的振幅實現(xiàn)焊接。振幅一般為 30~120 μm。待焊零件和接頭設(shè)計決定焊頭的尺寸和式樣。焊頭的形狀至關(guān)重要，因為焊頭的軸向膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力會在高振幅情況下造成開裂。在某些應(yīng)用中，焊頭加工有多個軸向狹槽。這是為了確保振幅位于縱向。焊頭端部將超聲能量傳給待焊零件。端部應(yīng)專門設(shè)計以匹配零件來確保焊頭和零件之間實現(xiàn)能量傳遞。通常焊頭端部做成匹配零件輪廓的型材。

為防止產(chǎn)生壓痕和減少磨損，鋁必須鍍鎳或鉻。在需耐沖擊或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時，需用鋼焊頭。在需耐沖擊或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時，需用鋼焊頭。鋼焊頭疲勞強度低，只用于低振幅場合。復雜零件、特型的或大尺寸零件通常需要復合式焊頭（子母焊頭），這時基底焊頭采用鋁質(zhì)，鈦或鋼次級焊頭與基底焊頭相連并引導能量。臺州市錦亞機械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動摩擦焊接機，熱鉚焊接機，熱板焊接機，多頭非標型超聲波塑料焊接機，以及非標準設(shè)備、自動化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實體公司。

超聲波焊接的步驟

超聲波焊接的詳細步驟如圖所示：（超聲波焊接的詳細步驟）

步：兩個焊接塑膠件先后被放置在焊接夾具中。

第二步：焊頭下移，接觸上部塑膠件。

第三步：壓力通過焊頭，把兩個塑膠件件壓緊。

第四步：焊頭以15千赫茲或20千赫茲每秒的頻率垂直振動，機械振動能量傳導到兩個塑膠件的初始接觸區(qū)域，劇烈摩擦產(chǎn)生熱能，當焊接界面的溫度達到塑料的熔點后，塑料熔化并流動，振動停止，這一段時間稱為熔化時間。

第五步：繼續(xù)保持壓力一段時間直到熔化的塑料冷卻并固化，這段時間稱為保壓時間。

第六步：一旦熔化的塑料固化，去除壓力，退回焊頭，兩個塑膠件熔合在一起，超聲波焊接過程完成。

超聲波焊接中的重要工藝參數(shù)

影響超聲波焊接質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素是超聲波焊接能量。有些焊接設(shè)備采用電磁力加壓系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的氣缸，能更好地控制接近速度，在焊接小型或精密零件時是有益的。焊接能量過大，容易造成焊接過度、產(chǎn)生毛邊，或者造成塑膠件變形、薄弱處斷裂甚至造成其它零部件損壞。但在另一方面，如果焊接能量過小，兩個塑膠件不能的熔合在一起，造成焊接強度低。超聲波焊接能量與以下工藝參數(shù)有關(guān)，如圖所示，超聲波焊接過程中工藝參數(shù)的調(diào)整歸根結(jié)底為對焊接能量的調(diào)整。

頻率頻率是指超聲波的頻率，包括15、20、30或40千赫茲。超聲波焊接機有著固定的頻率，無法調(diào)整。頻率越大，焊接能量越大。

振幅振幅是指焊頭表面振動的幅度，其等于換能器表面振幅與調(diào)幅器增益以及焊頭增益之積，振幅可通過調(diào)幅器和焊頭進行調(diào)節(jié)。

振幅越大，焊接能量越大。不同塑料對于振幅的要求不一樣；相對于無定形塑料，半結(jié)晶塑料要求更高的振幅；熔點較高的塑料要求更高的振幅。表2顯示了多種塑料在20千赫茲下推薦使用的振幅。

塑料焊接機飛速的發(fā)展經(jīng)歷

資料顯示，截至目前，中國市場的塑料焊接機設(shè)備消費額占全球市場的20%左右，已成為的塑料機械消費國。超聲波焊接的特點是它發(fā)熱只集中在焊接部分，焊縫牢固而美觀，不管塑料的規(guī)格大小，幾乎所有在硬殼塑料焊接可以采用超聲波焊接。預計到2014年，我國對塑料機械需求量的年均增長率為15%左右。中國塑料機械工業(yè)協(xié)會秘書長粟北平認為，這意味著中國的塑料機械行業(yè)將駛上發(fā)展“高速路“。        從人均塑料消費量來看，預計到2015年，西歐人均塑料消費量將達到132千克、北美洲人均塑料消費量將達到145千克、拉丁美洲人均塑料消費量將達到31千克，而我國人均塑料消費量將達到22.8千克，僅為發(fā)達國家的六分之一。

       雖然數(shù)字差距明顯，但這也意味著我國塑料產(chǎn)業(yè)還擁有較大的攀升空間和發(fā)展前景，市場需求的增加將帶動塑料機械行業(yè)的快速增長。超聲波設(shè)備的故障多為硬性故障，要謹慎清楚的檢查排除問題才輕易開機實驗。特別是特大型、精密、專用注塑機，低溫、大功率型單螺桿擠出機，以及相關(guān)工業(yè)制品應(yīng)用的吹塑機械等產(chǎn)品的發(fā)展前景看好。中國的塑機行業(yè)將朝著專用化、系列化、標準化、復合化、微型化、大型化、個性化和智能化方向發(fā)展，同時還要滿足節(jié)能、節(jié)材、和環(huán)保的要求，以適應(yīng)塑料原料、塑料制品加工企業(yè)節(jié)約成本的需要。