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超聲波在塑料加工中的應用原理

超聲波塑焊機產品描述:

    1、超聲波塑焊機在塑料加工中的應用原理:    塑料加工中所用的超聲波,現有的幾種工作頻率有15KHZ,18KHZ,20KHZ,40KHZ。其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙,在加壓的情況下,使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸部位的分子相互撞擊產生融化,使接觸位塑料熔合,達到加工目的。  

2、超聲波塑焊機的組成部分和原理    超聲波塑焊機主要由如下幾個部分組成:發生器、氣動部分、程序控制部分,換能器部分。    發生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉化成高頻(例如20KHZ)的高壓電波。    氣動部分主要作用是在加工過程中完成加壓、保壓等壓力工作需要。    程序控制部分控制整部機器的工作流程,做到一致的加工效果。  

 3、超聲波塑焊機換能器部分是將發生器產生的高壓電波轉換成機械振動,經過傳遞、放大、達到加工表面。    現在國內應用較多的發生器一般有兩種:一種是以美國BRANSON公司為代表,所采用的橋式功放電路保護電路采用相位保護,工作頻率一般為20KHZ。其優點是電轉換效率高,缺點是頻率調節電感調節范圍窄,頻率跟蹤性能較差。另一個缺點是功率不可能做得很大,最大也就是3KW左右;另一種是臺灣型機器,普遍采用B類功放、過流保護、橋式反饋。優點是功率可以做得較大(如4.2KW),頻率跟蹤性能好,大功率情況下一般采用15KHZ的工作頻率。缺點是電轉化效率較低,15KHZ的工作頻率是人耳所能聽到的,反映出噪聲較大;另外還有瑞士、德國、日本的采用頻率自動跟蹤技術的機器。因其價格較高 ,國內并不常見。換能器部分由三部分組成:換能器(TRANSDUCER);增幅器(又稱二級桿、變幅桿,BOOSTER);焊頭(又稱焊模,HORN或SONTRODE)。    ①換能器(TRANSDUCER):換能器的作用是將電信號轉換成機械振動信號。將電信號轉換成機械振動信號有兩種物理效應可以應用。A:磁致伸縮效應。B:壓電效應的反效應。磁致伸縮效應在早期的超聲波應用中較常使用,其優點是可做的功率容量大;缺點是轉化效率低,制作難度大,難于大批量工業生產。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發明,使壓電效應反效應的應用得以廣泛采納。壓電陶瓷換能器具有轉換效率高,大批量生產等優點,缺點是制作的功率容量偏小?,F有的超聲波機器一般都采用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器是用兩個金屬的前后負載塊將壓電陶瓷夾在中間,通過螺桿緊密連接而制成的。通常的換能器輸出的振幅為10μm左右。    ②變幅桿(BOOSTER):變幅桿本身就是一條金屬柱,通過形狀的設計,可以將換能器傳遞過來的振幅進行放大,達到加工塑料件所需能量振幅,相當于加熱的溫度,如我們常用的ABS、AS塑料所需的加工振幅為20μm左右;尼龍、聚丙稀所需的加工振幅為50μm左右。    ③焊頭(HORN):焊頭的作用是對于特定的塑料件制作,符合塑料件的形狀、加工范圍等要求。換能器、變幅桿、焊頭均設計為所工作的超聲頻率的半波長,所以它們的尺寸和形狀均要經過特別的設計;任何的改動均可能引致頻率、加工效果的改變,它們需專業制作。耐用根據所采用的材料不同,尺寸也會有所不同。適合做超聲波的換能器、變幅桿和焊頭的材料有:鈦合金、鋁合金、合金鋼等。由于超聲波是不停地以20KHZ左右高頻振動的,所以材料的要求非常高,并不是普通的材料所能承受的。


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