超聲波焊接機:現代工業機器-中文百科頻道

工作原理

超聲波

當物體振動時會發出聲音。科學家們将每秒鐘振動的次數稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為16HZ～20KHz(千赫茲)。因此，當物體的振動超過一定的頻率，即高于人耳聽阈上限時，人們便聽不出來了，這樣的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫學診斷的超聲波頻率為1～5兆赫。

雖然說人類聽不出超聲波，但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波“導航”、追捕食物，或避開危險物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院裡來回飛翔，它們為什麼在沒有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢？原因就是蝙蝠能發出2～10萬赫茲的超聲波，這好比是一座活動的“雷達站”。蝙蝠正是利用這種“雷達”判斷飛行前方是昆蟲，或是障礙物的。

我們人類直到第一次世界大戰才學會利用超聲波，這就是利用“聲納”的原理來探測水中目标及其狀态，如潛艇的位置等。此時人們向水中發出一系列不同頻率的超聲波，然後記錄與處理反射回聲，從回聲的特征我們便可以估計出探測物的距離、形态及其動态改變。醫學上最早利用超聲波是在1942年，奧地利醫生杜西克首次用超聲技術掃描腦部結構；以後到了60年代醫生們開始将超聲波應用于腹部器官的探測。如今超聲波掃描技術已成為現代醫學診斷不可缺少的工具。

醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性，即将超聲波發射到人體内，當它在體内遇到界面時會發生反射及折射，并且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形态與結構是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線，或影象的特征來辨别它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。

頻率高于20KHz（赫茲）的聲波。研究超聲波的産生、傳播、接收，以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。産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緻伸縮效應和鐵磁物質的磁緻伸縮效應制成的電聲換能器等。

焊接原理

超聲波塑膠焊接原理是由發生器産生20KHz(或15KHz)的高壓、高頻信号，通過換能系統，把信号轉換為高頻機械振動，加于塑料制品工件上，

通過工件表面及在分子間的磨擦而使傳遞到接口的溫度升高，當溫度達到此工件本身的熔點時，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的空隙，

當震動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形，

便達成完美的焊接。

新型的15KHz超聲波塑膠焊接機，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，能滿足各種産品的需要，

能為用戶生産效率以及産品檔次貢獻。

音波熔接

借由超音波振動将電子能轉換為機械能，再靠焊頭(HORN)将能量傳達至塑料工件接觸面，使分子與分子間産生激烈摩擦，促使産品瞬間熔化并結合為一體，加工時速快、幹淨、美觀、經濟。

熔接範圍：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、蒸氣熨鬥、吸塵器、電話、計算機鍵盤、電風扇、電池…等。

汽車制造業：車燈、照後鏡、内飾、保險杠、各類塑料成品…等。

電子行業：主要生産電源、适配器、充電器、手機外殼等衆多與塑料相關産品。電子行業是目前使用超聲波塑焊機最多的行業，

旋轉熔接原理

是針對塑料圓形之熱可塑性産品而設計，借由塑料工件相互摩擦所産生之熱力，使塑料工件接觸面産生熔解，再靠外在壓力，驅動促使上下工件凝固為一體，成為永久性的結合。

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。

熱闆熔接

利用模闆将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，受熱後産生熔解時，退出熱模闆後，再利用外在壓力，緻使工件合而為一，成為堅固奈久性的功用。可處理熔接物，本身硬度較高，形狀複雜，體積碩大的産品皆可迎仞而解。

熱熔實例：汽車車燈、戶外冰箱、門闆、打氣筒、儲水筒、吸塵器、洞洞球、CD盒、洗衣機平衡環、韻律舞踏闆等。

産品介紹

全自動超聲波醫用過濾器焊接機。

如何在激烈的競争中比對手更快地投入新産品是長期困擾衆多醫療過濾器廠商的一個難題。要有效地解決這一難題需要廠商能夠創造性地壓縮産品開發周期并選擇一種适當的焊接工藝。

生産一款近乎完美的醫療過濾器焊接機需要從多個方面來對産品開發過程加以改善：從選擇正确的裝配方法并設計出合理的醫療過濾器工件及接縫結構到優化生産和操作工序。此款全自動超聲波醫療過濾器焊接機，将超聲波焊劑與自動化有機地結合在一起，可在擴大焊接工藝範圍的優勢下，最大限度的提高企業的勞動生産率，提高産品的合格率和減輕勞動強度，對企業的發展起到事半功倍的效果。

産品參數

超聲波頻率：20K

功率：900W

電源電壓：220V-240V，50-60Hz

氣壓：0.5kg/cm2

産能：50個/分

重量：400KG

外觀尺寸：1600x1500x2000MM

特點功能

1.此款超聲波醫療過濾器焊接機是一款高度自動化的機器，分為過濾紙的裁切以及過濾器焊接兩個部分，兩道工序同時進行：過濾紙的上料、切料、退料全由機器自動化完成，精準度高，較少過濾紙的損耗，節約成本；

同時上下蓋自動上料，機械手取放，轉盤式超聲波自動焊接，自動出料，節省人工的同時，極大的提高了生産效率，為企業創造更高的效益。

2.轉盤式超聲波自動焊接。同傳統的震動摩擦焊接以及加熱融化焊接相比，超聲波焊接具有以下特點：

快速，焊接通常在一秒鐘内完成

清潔，由于不使用助焊劑，産生污染的風險大大降低，從而提高産品的檔次；

消除了因使用助焊劑所産生的成本，廢品率低，并可重複加工；

超聲波焊接設備适用于批量生産和自動化生産環境

3.此款機器的超聲波系統、電氣配置以及控制部分均采用原裝進口配件，并由伺服電機控制，使整機運行精準穩定；

4.三菱PLC程序控制，操作簡單便捷；

5.整機機構采用合金鋁型材，堅固美觀。

樣品圖

儀器操作

1調諧旋鈕：這是超聲波焊機最要害的一個調度旋鈕。其調度目的是使超聲波發生器所宣告的高壓電信号頻率同換能器有些的機械諧振頻率一起。辦法是輕觸檢驗開關、左右設防該旋鈕，使負載指示的電流為最小，即可結束調諧進程。

2：振幅檔：此旋鈕有些機種上沒有這個旋鈕，其功用是通過調度發生器的輸出電壓，抵達高速輸出振幅的目的。

3：氣動按鈕：包括調速器、氣壓調度旋鈕。調速器用于調度氣缸的上、下速度。氣壓調度旋鈕調度作業氣壓。

4：熔接時間（WELD TIME）：用于調度超聲波發射的時辰，一般的塑料件熔接時辰為0.6S以下，一般逾越1.5S熔熔接時間均可視作失敗熔接

5：保壓時間（HOLD TIME）：保壓時間相當于加工塑料件之後的固化時間，一般如果塑料件的固定位設置得好，此時辰可不用考慮，如果塑料件内部有彈簧等部件，該時間應相應調長。

6：觸發調度：觸發調度有兩種辦法，一種是延時觸發。這種調度一般指示為推遲時間（DELAY TIME）。其所指為從觸發機器初步到超聲波發射中止的時間。通過調度，可完結先發射超聲波再熔接，或先壓緊塑料件再觸發超聲波。另一種是壓力觸發。這種觸發辦法常見于美國BRANSON方法的超聲波焊接機中，其原理是調度壓緊塑料件的力度來觸發超聲波。關于較大的塑料件，為防止起振失敗，多選用先觸發超聲波再熔接，或以較小的觸發力度。

熔焊方法

熔接法

以超音波超高頻率振動的焊頭在适度壓力下，使二塊塑膠的接合面産生磨擦熱而瞬間熔融接合，焊接強度可與本體媲美，采用合适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。

鉚焊法

将超音波超高頻率振動的焊頭，壓着塑膠品突出的梢頭，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。

埋植

借着焊頭之傳道及适當之壓力，瞬間将金屬零件（如螺母、螺杆等）擠入預留入塑膠孔内，固定在一定深度，完成後無論拉力、扭力均可媲美傳統模具内成型之強度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點。

成型

本方法與鉚焊法類似，将凹狀的焊頭壓着于塑膠品外圈，焊頭發出超音波超高頻振動後将塑膠溶融成形而包複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。

點焊

A、将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。

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内部分子間互相激烈碰撞産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産生大量的熱量達到焊接和熔接的目的。

應用範圍

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），具有生産效率高、焊接質量好、環保又節能等顯着優點。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，制造車身塑料零件，汽車車門、汽車汽車儀表、車燈車鏡、遮陽闆、内飾件、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、尾氣淨化器、托盤濾闆。

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中空闆，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，防僞瓶蓋，化妝品瓶蓋，咖啡壺，洗衣機、空氣除濕機，電熨鬥、電水壺、吸塵器，音箱金屬面蓋及土木格栅等。

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，從而産生一系列力學的、熱的、電磁的和化學的超聲效應，超聲波的優點變現在以後幾個方面：

(1)直射性好。超聲波的頻率相對來說比較高,它的波長和聲波相比之下要短的多,衍射現象也不是很明顯,容易得到定向而集中的波束，在一定距離内可沿着直線傳播，在遇到障礙物時會發生反射，遵循反射與折射定律。

(2)功率大。這是由超聲波本身的特點所決定的，因其波長相對較短，頻率也較高，本身又屬于能量的傳播形式，這也就說明它本身是攜帶了更強的能量，大功率的超聲波簡稱功率超聲。

(3)穿透能力強。超聲波在固體或者液體中時衰減很小，這也是其在水下探測及探傷方面取得重要應用的原因所在，介質吸收系數随波的頻率增大而增大，超聲波的頻率增加時其穿透本領會下降，因此在不同的應用中，其頻率的選擇不同。在不透明的固體中,超聲波能夠無損穿透幾十米的厚度,這反面可用于金屬等材料的探傷，液體中用于海底地形掃測和偵察，超聲波在遇到雜質或者介質分界面時會有明顯的反射，但其弱點在于超聲波在空氣中衰減較快，無法利用超聲波進行空中遠距離探測。

(4)能産生空化作用。超聲波在液體中傳播時,由于其本身是一種機械波,若液體受壓産生逐級壓,相對比較穩定，因此液體能耐壓，而承受拉力的能力卻很差，因此當超聲波的波濃度足夠大時，承受不住拉力而發生斷裂，導緻其産生近似于真空或者隻含少量氣體的空穴，在聲波的壓縮階段,這些空穴也被壓縮，直到它們崩潰，在這些空穴崩潰過程中将會發生放電并伴随發光現象,此現象被稱作空化作用。也正是由于這些特點的存在，促使超聲波走進我們的生産生活之中，在國防、醫療，科技創新、農業等許多領域得到了重要的應用。

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緻伸縮材料中傳播時，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緻伸縮）。

空化作用

超聲波作用于液體時可産生大量小氣泡。一個原因是液體内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。空洞内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随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産生高溫、高壓，同時産生激波。與空化作用相伴随的内摩擦可形成電荷，并在氣泡内因放電而産生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。

熱效應

由于超聲波頻率高，能量大，被介質吸收時能産生顯着的熱效應。

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後産生過氧化氫；溶有氮氣的水經超聲處理後産生亞硝酸；染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴随。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後，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。