? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?超聲波焊接機(jī)知識
超聲波塑料焊接機(jī)的工作原理。
? ?當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(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。這三個量相互用有個適宜值，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，所加的壓力也不能達(dá)大。這個**壓力是
焊接部分的邊長與邊緣每1mm的**壓力之積。
超聲波焊接原理
基本原理是利用換能器，使高頻電子能轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動，超聲波焊接是在塑膠組件上，通過二萬周/秒（20KHZ）之高頻振動，使塑膠和塑料膠和金屬而產(chǎn)生一秒鐘二萬次的高速熟磨擦，令塑
膠溶合。按其方式可分為直接與傳導(dǎo)二種熔接法。?
直接熔接：即先使材質(zhì)如線或帶相互重疊，固定于塑膠熔接機(jī)之夾具上，讓其能量轉(zhuǎn)換器（HORN）
直接在上面產(chǎn)生音波振動效能而熔接。


超聲波在塑料加工中的應(yīng)用原理：
塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)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(chǎn)生融化，使接觸位塑料熔合，達(dá)到加工目的。
?超聲波焊機(jī)的組成部分
超聲波焊接機(jī)主要由如下幾個部分組成：發(fā)生器、氣動部分、程序控制部分，換能器部分。
發(fā)生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉(zhuǎn)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(jī)器的工作流程，做到一致的加工效果。
換能器部分是將發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電波轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，經(jīng)過傳遞、放大、達(dá)到加工表面。
3．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(zhuǎn)換成機(jī)械振動信號。將電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動信號有兩種物理效應(yīng)可以應(yīng)用。A：磁致伸縮效應(yīng)。B：壓電效應(yīng)的反效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)在早期的超聲波應(yīng)用中較常使用，其優(yōu)點(diǎn)是可做的功率容量大；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化效率低，制作難度大，難于大批量工業(yè)生產(chǎn)。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發(fā)明，使壓電效應(yīng)反效應(yīng)的應(yīng)用得以廣泛采納。壓電陶瓷換能器具有轉(zhuǎn)換效率高，大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是制作的功率容量偏小?，F(xiàn)有的超聲波機(jī)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(fù)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 ?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(shè)計(jì)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(jīng)過特別的設(shè)計(jì)；任何的改動均可能引致頻率、加工效果的改變，它們需**制作。耐用根據(jù)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。
超聲波工作原理：
?熱可塑性塑料的超聲波加工，是利用工作接面間高頻率的摩擦而使分子間急速產(chǎn)生熱量，當(dāng)此熱量足夠熔化工作時(shí)，停止超聲波發(fā)振，此時(shí)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頻率有20KHZ和15KHZ，其中20KHZ仍在人類聽覺之外，故稱為超聲波，但15KHZ仍在人類聽覺范圍只內(nèi)。
超聲波機(jī)構(gòu)原理：
將220V，50HZ轉(zhuǎn)變?yōu)?5KHZ（或20KHZ）之高壓電能，利用震動子轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。如此的機(jī)械振動，經(jīng)由傳動子，焊頭傳至加工物，并利用空氣壓力，產(chǎn)生工作接面之摩擦效果。振動子和傳動子裝置在振筒內(nèi)，外接焊頭，利用空壓系統(tǒng)和控制回路，在事先設(shè)定之條件下升降，以完成操作程序。
組件功用說明：
1.延遲時(shí)間設(shè)定：調(diào)整開始發(fā)振時(shí)間，在限制開關(guān)動作后0~9.99秒開始發(fā)振。
2.熔接時(shí)間設(shè)定：調(diào)整熔接時(shí)間長短，在延遲時(shí)間終了發(fā)振0~9.99秒之范圍。
3.硬化時(shí)間設(shè)定：調(diào)整發(fā)振終了工作物熔接處冷卻定型時(shí)間在0~9.99秒之范圍。
4.計(jì)數(shù)器：工作循環(huán)次數(shù)記錄用，附有歸零壓扣。
5.調(diào)整及壓力表：工作壓力之指示及調(diào)整壓力用。
6.聲波調(diào)整：調(diào)整振動子系與發(fā)振回路之共振匹配，使轉(zhuǎn)換效率達(dá)到理想。
7.振幅表：顯示聲波空載或負(fù)載工作之振幅強(qiáng)弱。
8.電源開關(guān)及燈：電源開關(guān)之控制，及指示開路之信號
9.選擇開關(guān)（自動/手動/聲波檢查）：自動或手動之選擇，及作聲波空載檢視之按紐。
10.聲波出力調(diào)整紐：聲波出力段數(shù)之設(shè)定用，1~2段為一般使用，3~4段為強(qiáng)力輸出用。
11.聲波過載燈：顯示聲波過載之不正常，需做聲波調(diào)整，至過載燈不會顯示為止。（若仍無法解除，請來電洽詢）
12.頻率指示：調(diào)試機(jī)器時(shí)做機(jī)器頻率顯示
13焊頭：傳動振動能量于工作物之上，使之熔接。
14上升/下降緩沖調(diào)整：調(diào)整孔位于機(jī)臺側(cè)面可適當(dāng)調(diào)整，使升降慣性適中。
15下降速度調(diào)整：調(diào)整合理適當(dāng)之下降工作速度用。
16熔接位置視窗：檢視正常熔接時(shí)焊頭壓附工作物之狀況。
17.**點(diǎn)微調(diào)螺絲：在熔接熔化塊，或外形尺寸需**時(shí)使用可限制汽缸之下降。
18水平微調(diào)螺絲：調(diào)整此四支螺絲，可使焊頭平均壓附在工作物上。
19輸出電纜及插座：聯(lián)接機(jī)體振動子系統(tǒng)與發(fā)振箱線路用。
20控制電纜及插座：聯(lián)接機(jī)體控制單元與發(fā)振箱自動控制回路用。
21接地螺母：電子回路之接地線連接用，漏電時(shí)之安全保障。
22保險(xiǎn)絲座：電子線路之過載保護(hù)。
機(jī)器安裝法：
1.將發(fā)振箱放置于機(jī)體附近操作員易于觀察及調(diào)整之處。
2.接地：將地線一端接地，另一端接于發(fā)振箱后面之接地旋鈕。
3.發(fā)振箱與機(jī)體聯(lián)接：將機(jī)體之輸出電纜插頭及控制電纜插頭接于發(fā)振箱插座及機(jī)體插座上
4.接空壓源：將高壓氣壓管引清凈干燥之空壓源與熔接機(jī)體上空氣濾清器入口接頭以管束結(jié)合鎖緊。
5.接電源：發(fā)振箱后面之電源線及插頭，請接上AC220V，∮60/50HZ電源。
各部調(diào)整及熔接前準(zhǔn)備工作：
1.裝焊頭：
（1）先將換能器（CONE）及焊頭（HORN）以及焊頭螺絲，以酒精或汽油擦洗干凈，再將焊頭螺絲及換能器，焊頭結(jié)合面抹上一層薄薄的黃油脂再將焊頭螺絲鎖于焊頭上。注意：換能器，焊頭之結(jié)合面若有損傷時(shí)，振動之傳達(dá)效率會遞減，應(yīng)謹(jǐn)保養(yǎng)。
（2）再緊固4支焊頭水平調(diào)整螺絲，將換能器固定在其旋轉(zhuǎn)范圍之中間位置處。
（3）把焊頭用手旋入換能器到不能回轉(zhuǎn)為止。
（4）以焊頭鎖緊扳手焊頭旋緊（約300Kg/cm之扭力），此時(shí)特別注意不讓換能器旋轉(zhuǎn)，以防止轉(zhuǎn)梢扭斷。（若發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)則4支焊頭水平調(diào)整螺絲要再緊固些）。
?2.焊頭調(diào)整：
（1）調(diào)整準(zhǔn)備：
①打開氣壓源，并調(diào)整壓力至2kg/C㎡。
②打開發(fā)振箱上之總電源開關(guān)，此時(shí)電源指示燈亮。
（2）焊頭方向調(diào)整：
①放松4支水平調(diào)整螺絲，將焊頭之方位與工作物對正，再按機(jī)體升降開關(guān)使焊頭壓附工作物。
（3）焊頭水平調(diào)整：
輕拍焊頭四周，使焊頭與工作物吻合狀況后，平均固定4支水平調(diào)整螺絲。
（4）焊頭高低位置調(diào)整：
①若工作物之熔接對于高低需準(zhǔn)備時(shí)，調(diào)整**點(diǎn)微調(diào)螺絲頂于升降筒在熔接后*適當(dāng)位置。
（5）熔接準(zhǔn)備：
①依工作物之狀況，設(shè)定出力段數(shù)于適當(dāng)位置。（應(yīng)從低段數(shù)試起以維壽命）再按聲波檢查開關(guān)，并轉(zhuǎn)聲波調(diào)整螺絲，使振幅表之指示在**刻度為止。注意：按聲波檢查開關(guān)，應(yīng)按下三秒停止一秒間歇方式，以維護(hù)振動子壽命。
熔接操作：熔接延遲時(shí)間及硬化時(shí)間設(shè)定方法
?1．手動/自動：手動自動轉(zhuǎn)換。 ? ? ? ?2.聲波檢測：測試聲波是否正常。
3. 1.00S：時(shí)間增加1秒。 ? ? ? ? ? ?4．0.10S：時(shí)間增加0.1秒。 　?
５.0.01S:時(shí)間增加0.01秒。 ? ? ? ? ?6. 設(shè)定：設(shè)定延遲時(shí)間/熔接時(shí)間和硬化時(shí)間
7．時(shí)間顯示：顯示全部時(shí)間時(shí)為自動待機(jī)狀態(tài)，數(shù)字全部顯示為“0”時(shí)機(jī)器處于手動狀態(tài)，數(shù)字為單組時(shí)間顯示另兩組不顯示時(shí)為設(shè)定狀態(tài)。（每三個數(shù)字（8.88）為一組時(shí)間，共三組時(shí)間）
時(shí)間設(shè)定方法：
1．按“設(shè)定”鈕，延遲時(shí)間與熔接時(shí)間變暗不顯示，硬化時(shí)間處于設(shè)定狀態(tài)。此時(shí)可通過時(shí)間設(shè)定鍵增加相應(yīng)的時(shí)間（例：按1.00S鍵及增加1秒，依次類推按0.10S及增加0.1秒，按0.01S增加0.01秒）。時(shí)間為循環(huán)式設(shè)定，及相應(yīng)的時(shí)間到“9”以后在增加時(shí)間及又從“0”開始。（例：時(shí)間顯示為9.99時(shí)，按1.00S鍵后時(shí)間即變?yōu)?.99。）
2.延遲時(shí)間和硬化時(shí)間與熔接時(shí)間調(diào)整方法相同。按設(shè)定鍵一次為硬化時(shí)間設(shè)定，再按一次為熔接時(shí)間設(shè)定，再按一次為延遲時(shí)間設(shè)定。再按一次及回到工作狀態(tài)。（三組時(shí)間中單一顯示的一組時(shí)間及為正在設(shè)定的時(shí)間。 ）
3.完成上述之各部調(diào)整及熔接前準(zhǔn)備后，按手動/自動按鈕，使機(jī)器處與自動狀態(tài)。（三組時(shí)間均顯示為正常的預(yù)設(shè)時(shí)間）
4.熔接按鈕試熔接，熔接機(jī)即可自動熔接工作一次。
5.視察熔接工作狀況及熔接后工作物形態(tài)，再調(diào)整焊頭，并重新設(shè)定工作條件，再試熔，重復(fù)調(diào)整至工作物理想熔接條件。（延遲時(shí)間、硬化時(shí)間之設(shè)定，從較長時(shí)間遞減設(shè)定至理想條件，聲波出力及熔接時(shí)間之設(shè)定，則需由小而大漸增方式設(shè)定，以維護(hù)振動子之壽命。）
4.設(shè)定至理想熔接條件后。即可從事作業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)前，首先將計(jì)數(shù)器歸零，及做聲波檢查，并清除工作機(jī)上不必要之物品，再行作業(yè)。
熔接動作說明：
1.焊頭下降：在發(fā)振箱導(dǎo)入電源及氣壓源接通后，按下熔接按鈕（WELD），焊頭即下降。
2.延遲時(shí)間：焊頭下降至限制開關(guān)動作之同時(shí)，延遲時(shí)間計(jì)時(shí)器即開始計(jì)時(shí)。
3.熔接時(shí)間：延遲時(shí)間計(jì)時(shí)終了之同時(shí)，熔接時(shí)間計(jì)時(shí)器即開始計(jì)時(shí)，振動子同時(shí)發(fā)振熔接。
4.硬化時(shí)間：熔接時(shí)間計(jì)時(shí)終了之同時(shí)，硬化時(shí)間計(jì)時(shí)器即開始計(jì)時(shí)。
5.焊頭上升：硬化時(shí)間計(jì)時(shí)終了，焊頭隨之上升，計(jì)數(shù)器即累計(jì)一次，完成一次循環(huán)動作。
注意事項(xiàng)： ? ? ? ? ? ? ? ?
1.本機(jī)請勿置于潮濕或多塵及過熱之場所，機(jī)器上方勿放置流體物，平時(shí)注意整潔，隨時(shí)擦拭，但不可使用液體清洗。
2.人體請勿重壓于發(fā)振之焊頭，以免灼傷，自動操作中遇危險(xiǎn)請按緊急按鈕（EMERGENCY STOP）。
3.非本公司設(shè)計(jì)之焊頭請勿使用在本機(jī)臺上。
4.聲波檢查在無負(fù)荷時(shí)，振幅表勿超過1A，超過1A時(shí)請調(diào)整聲波調(diào)整螺絲，若經(jīng)調(diào)整仍不能降至1A以下，則可能焊頭或機(jī)臺有異常，請聯(lián)絡(luò)本公司處理。
5.按聲波檢查開關(guān)以間歇方式按下，勿連續(xù)按超過三秒以維護(hù)振動子壽命。
6.在操作時(shí)（有負(fù)荷狀態(tài)），振動表勿超過紅色區(qū)（在標(biāo)準(zhǔn)型熔接機(jī)時(shí)）若指示超過時(shí)，以降低壓力，減少出力段數(shù)，及調(diào)整聲波調(diào)整之，若經(jīng)過調(diào)整，仍不能降下時(shí)，請聯(lián)絡(luò)本公司處理。
7.本機(jī)之振動子及發(fā)振機(jī)內(nèi)有高壓線路，除了外部作業(yè)之調(diào)整外，使用客戶請勿做機(jī)內(nèi)之修護(hù)。
8.焊頭本身是依熔接物來決定，且必須配合振動系統(tǒng)之共振，所以焊頭應(yīng)使用本公司設(shè)計(jì)制造之產(chǎn)品，以免損害振動系統(tǒng)。
9.空壓源注意清潔，本機(jī)之空氣濾清器（AIR FILTER）內(nèi)若有滯留1/2的水請隨時(shí)排除，如水分過多時(shí)則須時(shí)常清理空壓機(jī)之水分。
10.接地線需接地，且不可接于供電源之地線上，以防止高壓漏電。
11.振動子及換能器不可做超過360°之旋轉(zhuǎn)，以免扭斷高壓線。
熔接機(jī)保養(yǎng)與維護(hù)：
1.焊頭、底模及工作物常保持清潔。
2.定期檢查電纜接頭是否松動。
3.定期清洗空氣濾清器，應(yīng)使用清潔劑或水，不可使用揮發(fā)性之溶劑。
4.機(jī)械定期擦拭，但不可使用液體清洗，發(fā)振箱上方勿重壓或放置流體物。
5.工作場所保持空氣暢通，周圍溫度不可過高。（40℃以下）。
6.搬運(yùn)機(jī)器時(shí)，發(fā)振箱應(yīng)與機(jī)體分離（拆開電纜插座），搬運(yùn)須小心，勿受撞擊。
7.長時(shí)間不使用時(shí)，請將本機(jī)外觀擦拭，上油保養(yǎng)，置于干燥通風(fēng)場所。
8.每月應(yīng)打開控制箱上蓋，用干凈不帶水分***，清除箱內(nèi)粉塵，以保持零件散熱通風(fēng)之良好。
超聲波塑料焊接機(jī)常見故障的判斷
1.打開電源開關(guān)，電源指示燈不亮，沒有任何動作。
原因：
A.電源線與電源插座接觸不良；
B.機(jī)器的電源保險(xiǎn)絲燒毀。
2.打開電源開關(guān)，電源指示燈亮，但沒有任何動作，按超聲測試按鈕有超聲波輸出。
原因：
A.機(jī)器底座與機(jī)架連接的五芯線開路；
B.機(jī)器程序電路板故障。
3.打開電源開關(guān)，電源指示燈亮，但沒有任何動作，按超聲測試按鈕沒有超聲波輸出。
原因：
A.檢查機(jī)器急停開關(guān)是否按下；
B.電源變壓器110V或24V電源供電不正常；
C.機(jī)器程序電路板故障。
4.機(jī)器有動作，但按下超聲測試按鈕和工作按鈕都沒有超聲輸出。
原因：
A.電源變壓器110V電源供電不正常；
B.電路主板的110V電源線脫落。
5.按下測試按鈕機(jī)器能正常工作，但按下工作按鈕機(jī)器卻沒有動作。
原因：
A.工作開關(guān)損壞；
B.機(jī)器底座與機(jī)架連接的五芯線開路。
6.按超聲測試按鈕時(shí)功率負(fù)載表指示值大于20％且通過調(diào)諧器無法調(diào)低。
原因：
A.換能器系統(tǒng)出現(xiàn)故障；
B.機(jī)器功率管燒毀。
7.焊接時(shí)機(jī)器過載指示燈亮，焊件焊接效果不理想。
原因：
A.機(jī)器工作氣壓調(diào)節(jié)過大；
B.插入性的焊件配合過緊；
C.換能器系統(tǒng)出現(xiàn)故障。
8.焊件焊接效果不理想，但焊接時(shí)過載指示燈不亮，超聲波輸出較弱。
原因：
A.電源變壓器24V電源供電不正常，繼電器不動作；
B.機(jī)器程序板上的三端穩(wěn)壓器LM7824損壞。
9.焊件焊接效果不理想，按超聲測試按鈕聽到嘯叫聲。
原因：換能器系統(tǒng)裝配出現(xiàn)問題。
10.打開電源開關(guān)就聽到微弱的嘯叫聲。
原因：電路板上功率管燒毀1－2個。
11.工作過程中，焊頭下降，但沒有超聲波輸出，焊頭也不復(fù)位。
原因：
A.機(jī)器工作氣壓調(diào)節(jié)過小；
B.機(jī)器的觸發(fā)預(yù)置按鈕損壞或調(diào)整不當(dāng)；
C.機(jī)器程序板電路板故障。
12. ? 機(jī)器超聲波輸出正常，但機(jī)器不動作。
原因：
A.壓縮泵供氣不正常；
B.氣路堵塞或氣動元件（電磁閥、節(jié)流閥或調(diào)壓閥）有故障。
13.機(jī)器和換能器系統(tǒng)正常，但焊接效果不理想，機(jī)器工作時(shí)觀察功率負(fù)載表，指示值小于20％。
原因：
A.焊接模具的下降行程超出設(shè)備的允許范圍；

B.限位螺桿調(diào)節(jié)不當(dāng)。