當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí),會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動(dòng),這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng),通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大,因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差,一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā),聚集在焊區(qū),致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后,讓壓力持續(xù)幾秒鐘,使其凝固成型,這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈,達(dá)到焊接的目的,焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅,所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素,焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的,振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值,能量超過適宜值時(shí),塑料的熔解量就大,焊接物易變形;若能量小,則不易焊牢,所加的壓力也不能太大。這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。
超聲波塑料焊接機(jī)由氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)生器、換能器及工具頭和機(jī)械裝置等組成。
1、氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)
包括有:過滹器、減壓閥、油霧器、換向器、節(jié)流閥、氣缸等。
工作時(shí)首先由空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)沖程氣缸,以帶動(dòng)超聲換能器振動(dòng)系統(tǒng)上下移動(dòng),動(dòng)力氣壓在中小功率的超聲波焊接中氣壓根據(jù)焊接需要調(diào)定。
2、控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)由時(shí)間繼電器或集成電路時(shí)間定時(shí)器組成。
主要功能是:一是控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作,使其焊接時(shí)在定時(shí)控制下打開氣路閥門,氣缸加壓使焊頭下降,以一定壓力壓住被焊物件,當(dāng)焊接完后保壓一段時(shí)間,然后控制系統(tǒng)將氣路閥門換向,使焊頭回升復(fù)位;二是控制超聲波發(fā)生器工作時(shí)間,本系統(tǒng)使整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,操作時(shí)只啟動(dòng)按鈕產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖,便能自動(dòng)地完在本次焊接全過程。整個(gè)控制系統(tǒng)的順序是:電源啟動(dòng)一觸發(fā)控制信號(hào)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng),氣缸加壓焊頭下降并壓住焊觸發(fā)超聲發(fā)生器工作,發(fā)射超聲并保持一定焊接時(shí)間去除超聲發(fā)射繼續(xù)保持一定壓力時(shí)間退壓,焊頭回升焊接結(jié)束。
3、超聲波發(fā)生器
1) 功率較大的超聲波塑料焊接機(jī),發(fā)生器信號(hào)采用鎖相式頻率自動(dòng)跟蹤電路,使發(fā)生器輸出的頻率基本上與換能器諧振頻率一致。
2) 功率在500W以上的超聲波塑料焊接機(jī)所用發(fā)生器采用自激式功率振蕩器,也具有一定的頻率跟蹤能力。