2022年超声波焊接机原理与应用技术资料 .pdf
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1、超 声 波 焊 接 机 原 理 与 应 用 技 术 资 料 ( 1) _南 柯 忆 梦超声波金属焊接机 故障分析1、发热焊头 在工作时会有一定的发热现象,这是由于材料本身的机械损耗及焊件发热传导所致。焊头发热是否正常判断标准为不带负载(即不接触工件)时,连续发射超声波半小时以上,温度不能够超过50-70,如发热历害,证明焊头已损坏或材料不合格,需要更换。2啸叫当焊头工作时出现啸叫时,应分析以下原因: 安装螺丝是否已松动 焊头是否产生裂纹 焊头是否和不应接触的物件相接触。3、 过载当发生器 发出过载警报时,应按如下步骤进行检查: 空载测试,如工作电流正常,则可能是焊头接触到不应接触的物件或焊头与
2、焊座之间的参数调节出现故障。 空载测试不正常时,应首先观察焊头是否有裂纹,安装是否牢固,然后拆下焊头再进行空载测试, 排除是否是 换能器 变幅杆出现问题,一步步进行排除。排除掉换能器变幅杆出现故障的可能性后,将新的焊头拆换以判断。 有时会出现空载测试正常,而不能正常工作的情况,有可能是焊头等声能原件内部发生变化, 导致声能传递不畅,这里有一个比较简单的判断方法:手触摸法。正常工作的焊头或变幅杆表面工作时振幅是非常均匀的,手摸上去是丝绒般的顺滑,当声能传递不畅时,用手摸上去会有气泡或毛刺的感觉,这时就要采用排除法去排除有问题的部件。发生器不正常时,也能产生同样的情况,因为正常来说检测换能器输入波
3、形时应为顺滑的正弦波,当正弦波上有尖峰或不正常波形时也能产生这种现象,这时可以用另外一整枝声能元件替换以判别。MST3000 超声波金属焊接机焊接特点1. 焊接质量稳定可靠。2. 能量消耗低。3. 焊接过程简单,易操作。4. 焊接效率高。5. 焊接不需要添加任何辅助材料6. 焊接尺寸,形状可以任意调整。一. 技术参数1. 功率: 3000W2. 频率: 20HZ3 焊接时间 (可调 ):0.2 秒 4 秒4.供电电源: 220v5.供气气压: 0.5MPA6.设备外形: 900*600*110名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
4、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 13 页 - - - - - - - - - 一超声波应用原理我们知道正确的波的物理定义是:振动在物体中的传递形成波。这样波的形成必须有两个条件:一是振动源,二是传播介质。波的分类一般有如下几种:一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与传播方向垂直时,称为横波。 当振动方向与传播方向一致时,称为纵波。二是根据频率分类,我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ ,所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围的波叫做次声波,超过这个范围的波叫超声波。波在物体里传播,主要有以下的参数:一是速度V ,二是频率F,三
5、是波长。三者之间的关系如下: V=F.。波在同一种物质中传播的速度是一定的,所以频率不同,波长也就不同。另外,还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减,传播的距离越远,能量衰减也就越厉害,这在超声波加工中也属于考虑范围。 1、 超声波在塑料加工中的应用原理:塑料加工中所用的超声波,现有的几种工作频率有15KHZ ,18KHZ ,20KHZ ,40KHZ 。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙,在加压的情况下, 使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化,使接触位塑料熔合,达到加工目的。 2、 超声波焊机的组成部分超声波焊接机主要由如下几个部分组成:发生器、气
6、动部分、程序控制部分,换能器部分。发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频(例如20KHZ )的高压电波。气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。程序控制部分控制整部机器的工作流程,做到一致的加工效果。换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动,经过传递、 放大、达到加工表面。 3换能器部分由三部分组成:换能器(TRANSDUCER);增幅器(又称二级杆、变幅杆,BOOSTER);焊头(又称焊模,HORN 或 SONTRODE)。换能器 (TRANSDUCER):换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应
7、用。A:磁致伸缩效应。 B:压电效应的反效应。 磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用,其优点是可做的功率容量大;缺点是转化效率低, 制作难度大,难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明,使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转换效率高,大批量生产等优点,缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间,通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10m左右。焊头(HORN ):焊头的作用是对于特定的塑料件制作,符合塑料件的形状、加工范围等要求。换能器、 变幅杆、 焊头均设计为所工作的
8、超声频率的半波长,所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计;任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变,它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同,尺寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有:钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的,所以材料的要求非常高,并不是普通的材料所能承受的。二:超声波工作原理:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 13 页 - - - - - - - - - 热可塑性塑料的超声波加工,是利用工作
9、接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量,当此热量足够熔化工作时,停止超声波发振,此时工件接面由熔融而固化,完成加工程序。通常用于塑料加工的频率有20KHZ和 15KHZ ,其中 20KHZ仍在人类听觉之外,故称为超声波,但15KHZ仍在人类听觉范围只内。三:超声波机构原理:将 220V,50HZ转变为 15KHZ (或 20KHZ )之高压电能,利用震动子转换成机械能。如此的机械振动,经由传动子,焊头传至加工物,并利用空气压力,产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在振筒内,外接焊头, 利用空压系统和控制回路,在事先设定之条件下升降,以完成操作程序。四:组件功用说明: 1.延迟时间设定:
10、调整开始发振时间,在限制开关动作后09.99 秒开始发振。 2.熔接时间设定:调整熔接时间长短,在延迟时间终了发振09.99 秒之范围。 3.硬化时间设定:调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在09.99 秒之范围。 4.计数器:工作循环次数记录用,附有归零压扣。 5.调整及压力表:工作压力之指示及调整压力用。 6.声波调整:调整振动子系与发振回路之共振匹配,使转换效率达到理想。 7.振幅表:显示声波空载或负载工作之振幅强弱。 8.电源开关及灯:电源开关之控制,及指示开路之信号 9.选择开关(自动/ 手动 / 声波检查):自动或手动之选择,及作声波空载检视之按纽。 10.声波出力调整纽: 声波
11、出力段数之设定用,12 段为一般使用, 34 段为强力输出用。 11.声波过载灯: 显示声波过载之不正常,需做声波调整, 至过载灯不会显示为止。(若仍无法解除,请来电洽询) 12.频率指示:调试机器时做机器频率显示 13焊头:传动振动能量于工作物之上,使之熔接。 14上升 / 下降缓冲调整:调整孔位于机台侧面可适当调整,使升降惯性适中。 15下降速度调整:调整合理适当之下降工作速度用。 16熔接位置视窗:检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。 17.最低点微调螺丝:在熔接熔化块,或外形尺寸需精确时使用可限制汽缸之下降。 18水平微调螺丝:调整此四支螺丝,可使焊头平均压附在工作物上。 19输出电缆
12、及插座:联接机体振动子系统与发振箱线路用。 20控制电缆及插座:联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用。 21接地螺母:电子回路之接地线连接用,漏电时之安全保障。 22保险丝座:电子线路之过载保护。五:机器安装法: 1.将发振箱放置于机体附近操作员易于观察及调整之处。 2.接地:将地线一端接地,另一端接于发振箱后面之接地旋钮。 3.发振箱与机体联接: 将机体之输出电缆插头及控制电缆插头接于发振箱插座及机体插座上 4.接空压源:将高压气压管引清净干燥之空压源与熔接机体上空气滤清器入口接头以管束结合锁紧。 5.接电源:发振箱后面之电源线及插头,请接上AC220V ,60/50HZ 电源。六:各部调
13、整及熔接前准备工作:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 13 页 - - - - - - - - - 1.装焊头:(1)先将换能器(CONE )及焊头( HORN )以及焊头螺丝,以酒精或汽油擦洗干净,再将焊头螺丝及换能器,焊头结合面抹上一层薄薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上。注意:换能器,焊头之结合面若有损伤时,振动之传达效率会递减,应谨保养。(2)再紧固4 支焊头水平调整螺丝,将换能器固定在其旋转范围之中间位置处。(3)把焊头用手旋入换能器到不能回转为止。
14、( 4)以焊头锁紧扳手焊头旋紧(约 300Kg/cm 之扭力) ,此时特别注意不让换能器旋转,以防止转梢扭断。(若发现旋转则4 支焊头水平调整螺丝要再紧固些)。2. 焊头调整:(1)调整准备:打开气压源,并调整压力至2kg/C 。打开发振箱上之总电源开关,此时电源指示灯亮。(2)焊头方向调整:放松 4 支水平调整螺丝, 将焊头之方位与工作物对正,再按机体升降开关使焊头压附工作物。(3)焊头水平调整:轻拍焊头四周,使焊头与工作物吻合状况后,平均固定4 支水平调整螺丝。(4)焊头高低位置调整:若工作物之熔接对于高低需准备时,调整最低点微调螺丝顶于升降筒在熔接后最适当位置。(5)熔接准备:依工作物之
15、状况,设定出力段数于适当位置。(应从低段数试起以维寿命)再按声波检查开关,并转声波调整螺丝,使振幅表之指示在最低刻度为止。注意:按声波检查开关,应按下三秒停止一秒间歇方式,以维护振动子寿命。七:熔接操作:熔接延迟时间及硬化时间设定方法一。面板按键说明:7 1 2 3 4 5 6 1. 手动 / 自动:手动自动转换。 2.声波检测:测试声波是否正常。3. 1.00S :时间增加1 秒。 4.0.10S:时间增加0.1 秒。 0.01S: 时间增加0.01 秒。 6. 设定:设定延迟时间/ 熔接时间和硬化时间7. 时间显示:显示全部时间时为自动待机状态,数字全部显示为“0”时机器处于手动状态, 数
16、字为单组时间显示另两组不显示时为设定状态。(每三个数字 (8.88 )为一组时间,共三组时间)二。时间设定方法:1. 按“设定”钮,延迟时间与熔接时间变暗不显示,硬化时间处于设定状态。此时可通过时间设定键增加相应的时间(例:按1.00S 键及增加1 秒,依次类推按0.10S 及增加 0.1秒,按 0.01S 增加 0.01 秒)。时间为循环式设定,及相应的时间到“9”以后在增加时间及又从“ 0”开始。(例:时间显示为9.99 时,按 1.00S 键后时间即变为0.99 。)2. 延迟时间和硬化时间与熔接时间调整方法相同。按设定键一次为硬化时间设定,再按一次为熔接时间设定,再按一次为延迟时间设定
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