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                            超聲波常規認識及簡介與超聲波在工業方面的應用

                            2014/10/26 9:18:39點擊:
                            超聲波常規認識及簡介與超聲波在工業方面的應用
                               頻率高于20KHz(赫茲)的聲波。研究超聲波的產生、傳播 、接收,以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產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致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應制成的電聲換能器等。
                            超聲波焊接原理
                               超聲波塑膠焊接原理是由發生器產生20KHz(或15KHz)的高壓、高頻信號,通過換能系統,把信號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,能滿足各種產品的需要,
                            音波熔接原理
                               藉由超音波振動將電子能轉換為機械能,再靠焊頭 ( HORN ) 將能量傳達至塑料弓箭只接觸面,使分子與分子間產生激烈摩擦生熱原理,促使產品瞬間熔化并結合為一體,加工時速快、干凈、美觀、經濟。
                               熔接范圍: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、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計算機鍵盤、電風扇、電池…等。
                               汽車制造業:車燈、照后鏡、內飾、保險杠、各類塑料成品…等。
                               電子行業:主要生產電源、適配器、充電器、手機外殼等眾多與塑料相關產品。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產品而設計,藉由塑料工件相互摩擦所產生之熱力,使塑料工件接觸面產生熔解,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。
                            熱板熔接原理
                               利用模板將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,受熱后產生熔解時,退出熱模板后,再利用外在壓力,致使工件合而為一,成為堅固奈久性的功用?商幚砣劢游,本身硬度較高,形狀復雜,體積碩大的產品皆可迎仞而解。
                               熱熔實例:汽車車燈、戶外冰箱、門板、打氣筒、儲水筒、吸塵器、洞洞球、CD盒、洗衣機平衡環、韻律舞踏板等。
                            產品介紹
                               全自動超聲波醫用過濾器焊接機
                               如何在激烈的競爭中比對手更快地投入新產品是長期困擾眾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產品開發周期并選擇一種適當的焊接工藝。
                               生產一款近乎完美的醫療過濾器焊接機需要從多個方面來對產品開發過程加以改善:從選擇正確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產和操作工序。此款全自動超聲波醫療過濾器焊接機,將超聲波焊劑與自動化有機地結合在一起,可在擴大焊接工藝范圍的優勢下,最大限度的提高企業的勞動生產率,提高產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。

                              醫療過濾器焊接機
                               產品參數:型號:CX-2009
                               超聲波頻率:20K
                               功率:900W
                               電源電壓:220V-240V,50-60Hz
                               氣壓:0.5 kg/cm2
                               產能:50個/分
                               重量:400 KG
                               外觀尺寸:1600 x 1500 x 2000MM
                               特點以及功能:
                               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,極大的提高了生產效率,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,焊接通常在一秒鐘內完成
                               - 清潔,由于不使用助焊劑,產生污染的風險大大降低,從而提高產品的檔次;
                               - 消除了因使用助焊劑所產生的成本,廢品率低,并可重復加工;
                               - 超聲波焊接設備適用于批量生產和自動化生產環境
                               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。
                               醫用過濾器焊接機樣品圖:


                            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號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。[4]
                              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后的固化時間,一般如果塑料件的固定位設置得好,此時辰可不用考慮,如果塑料件內部有彈簧等部件,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適度壓力下,使二塊塑膠的接合面產生磨擦熱而瞬間熔融接合,焊接強度可與本體媲美,采用合適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
                            將超音波超高頻率振動的焊頭,壓著塑膠品突出的梢頭,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
                            藉著焊頭之傳道及適當之壓力,瞬間將金屬零件(如螺母、螺桿等)擠入預留入塑膠孔內,固定在一定深度,完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統模具內成型之強度,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,將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈,焊頭發出超音波超高頻振動后將塑膠溶融成形而包覆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、 將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內部分子間互相激烈碰撞產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產生大量的熱量達到焊接和熔接的目的。
                            應用范圍
                            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),具有生產效率高、焊接質量好、環保又節能等顯著優點。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、遮陽板、內飾件、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、尾氣凈化器、托盤濾板;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中空板,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,防偽瓶蓋,化妝品瓶蓋,咖啡壺,洗衣機、空氣除濕機,電熨斗、電水壺、吸塵器,音箱金屬面蓋及土木格柵等。
                            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,從而產生一系列力學的、熱的、電磁的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:
                            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致伸縮材料中傳播時,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致伸縮)。
                            空化作用
                            超聲波作用于液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內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?斩磧葹橐后w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隨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產生高溫、高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,并在氣泡內因放電而產生發光現象。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,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
                            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后產生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理后產生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理后會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。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后,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 。
                            焊接優勢
                            1、自動焊接機工作效率高。
                            2、自動焊接機操作簡便。
                            3、自動焊接機更適應流水線作業。
                            4、自動焊接機節約人力成本。[2]
                            智能電腦追頻型超聲波焊接機介紹
                            核心提示:最適用于精密塑膠電子產品焊接。如U盤、SD卡、電子充電器、耳機插頭、耳塞網等。
                            ①智能電腦控制自動追蹤超聲波頻率。
                            ②采用了16位分辨(N=65535),調整響應速度:設置范圍1~8ms。
                            ③提高了諧振定位精度,使控制分辨在0.25Hz。調整精度:1-10%。
                            ④主控制帶自診斷功能,并且能對換能器組合結構及連接線等進行自動判別,并相應信息提示。
                            開機自動測試運行一次,將對超聲組件的實際工作頻率的結束將被儲存并顯示當前頻率。
                            設計頻率:首先確認換能器與工具頭的大概頻率,然后把大概的頻率輸入設置即可。(例:估計換能器組合約在20KHz,所設置頻率在20~20.5 KHz均可):
                            每一次焊接結束時的實際工作頻率儲存并顯示當前頻率。
                            焊接后因焊頭發熱或其它因素造成頻率漂移,始終處于最佳諧振狀態并儲存。
                            ◆型號:XH-4080
                            ◆機械性能:
                            1:采用CPU電腦監控各程序速度快適應力特強
                            2:真正全自動追頻(AFC)
                            3:頻率自動搜索――首先設計鄰近頻率。
                            4:電壓保護系統(供電電壓的范圍180V~260V);
                            在自動平恒電壓期間不影響本機輸出功率及工作頻率
                            5:過流保護;
                            6:供電頻率不穩自動補償。
                            7:超負荷保護系統。
                            8:適應各種大小焊模和不同的設計模具。
                            9:內置全自動振幅調節系統,對不同的氣壓變化及電壓波動自動補償.
                            10:采用FET場效管做功率放大,反應快
                            11:比傳統硅功率管反應速度快100倍以上。
                            12:內置各種故障保護功能。
                            ◆技術參數:
                            操作模式:自動/手動 輸出時間:0.1-0.99s
                            電 壓: 220V 頻 率:40KHZ
                            輸出功率:800W 焊接面積:103mm
                            重 量:43.6KG 氣壓范圍:3-6.8bar
                            當然,價格也比傳統機器要貴得多。[5]
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