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优化超声焊接工具

2019-03-24 浏览: 1383

22bet www.extremefta.com 超声焊接技术

    与传统的焊接技术(如粘接或热焊接等)相比,超声焊接不会对材料性能造成任何影响。此外,超声焊接技术还可以多层焊接,多个工艺步骤(焊接、切割和穿孔等)可同时进行。

    德国卡尔斯巴德的Herrmann Ultrasonics公司,专业从事热塑性材料的超声焊接,为塑料、包装和无纺布等行业的客户提供广泛的超声焊接解决方案。


它是如何工作的?

    超声焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

    超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区声阻大而产生局部高温,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。一旦达到预期的焊接程度,超声波停止作用,同时仍旧会有一定的压力施加于两个工件上,使刚刚焊接好的部分冷却、固化,从而形成紧密地结合。

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图1 超声焊接堆栈组件(A压电转换器,B变幅杆,C换能器)

 

高焊接质量要求

焊缝要满足稳定、优质和美观等良好焊接效果的前提,是焊接工具必须同时适用于焊接工艺和材料。在赫尔曼超声波下,对所有的堆栈组件分别进行独立测试,其中振幅测量最为重要。


振幅测量

根据部件的不同,采用单点式或扫描式振动测量。

    换能器和变幅杆是商用标准组件,其输出固定的标称振幅值。22bet采用CLV紧凑型激光测振仪来测量振动幅值,确保其振幅在规定范围内。为确保良好的焊接工艺,换能器作为提供相应超声振幅的独立部件,必须与工件完全匹配。利用三维CAD模型(图2),通过工件原型化来开发和设计超声换能器。在有限元模型分析的帮助下,不断优化其振动性能直到其满足规定参数,至此,换能器才能投入生产。

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图2 换能器有限元模型的动态特性(上半部分)和换能器的应变分布(下半部分)


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图3 超声换能器测试现场布局


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图4 超声换能器表面的振幅分布


    使用PSV扫描式激光测振仪来测量超声换能器成品。图3是测试现场布局,左侧为PSV扫描头,右侧为安装在合适支架上的超声换能器,中间为PSV软件界面,显示了超声换能器实时视频图像和测量数据。PSV系统测量了特定频率下超声换能器表面选定测点的振幅(图4)。本次试验专门配置的软件为测量节省了不少时间,且操作安全,并可提供测试文档。测得的振幅分布与有限元模型再次进行比较,必要时,对超声换能器进一步优化。


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