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如何选择超声波(塑料/金属)焊接机合适的频率?

如何选择超声波(塑料/金属)焊接机合适的频率?

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如何选择超声波(塑料/金属)焊接机合适的频率?

总的来说,低频设备允许大振幅、大零件或长距离焊接。高频设备在焊接脆性零件时更精确,而且不会损坏附近的区域和元件,界于低、高频中间的设备可获得优化的性能。

事实上,原先所有的超声波焊机都以20kHz的频率运转。当人们意识到20kHz设备的缺点时,就需要从事一些改进工作,于是开发了以35~40kHz的高频率运转的设备。这些高频装置体积较小,而且防噪声,它们动作柔和,在材料承受反作用35kHz更40kHz时具有更好的零件保护作用。转换器、变幅杆和焊头很小,因为35kHz或40kHz的波长大约是20kHz波长的一半。这样就可以把零件放置的彼此靠近,因此这种装置适合可利用空间小的自动化设备。使机构部分运动,不怎么需要整体移动。设备费用大约可以降低10%。超声波高音是零件自身振动产生的噪声。因为35kHz或40kHz设备的高频振幅大约是20kHz的~半,传递到零件的能量也相应地减少,同时发出噪声。而且焊接时,使零件运动平缓,这减小了循环应力,使焊缝周围变热,损坏其他精密电子元件。然而随着能量减少,穿过零件传递超声波能量的能力也受到限制。这样对于35~40kHz的设备,焊头到焊接面的距离限制在大约6. 35mm(0. 25in)以内。

降低强度和增强控制传递机械振动的能力会改进过程控制和焊接质量。减小零件应力材料的降解、结构发声器和更好的装配使能量耗电降低。对于熔融特性较好的材料,如丙烯酯、聚氯乙烯和玻璃纤维填充热塑性塑料,如果改进能量的控制就会缩短焊接周期。对于铆焊和点焊,使用高频设备会更有效。

使用40kHz的设备时有严格的尺寸限制。40kHz的焊头尺寸大约是20kHz的焊头尺寸的一半,因此,可以焊接的最大零件尺寸同样受限制。将尺寸较小的焊头的各个单元进行机械连接就能焊接较大的焊接件。然而,可以焊接的零件的尺寸也受到高频设备1000W的最大功率的限制(由于转换器内晶体较小)。比较起来,20kHz的焊机有5ooow的最大功率(大多数焊机功率只有1000w)o对于20kHz的焊机功率要求较大,使得能耗和操作费用升高。

除了这部分讨论的20kHz、35kHz或40kHz三种主要的频率,也可以使用频率为15kHz,30kHz和70kHz的焊机,并且对于特定应用能得到最佳结果。

对于如何选择超声波(塑料/金属)焊接机合适的频率这件事,需要根据经验探讨和试验,才能得到最佳方案,最合适的频率。


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