[科普中国]-超声波熔接机

超声波熔接机是将超声波通过焊头传导至塑料加工零件上，使两塑料接合面因受超声波作用而产生剧烈摩擦，摩擦热使塑料接合面熔化而完成胶合。该技术具有速度快，焊缝牢固等优点，更重要的是可使塑料产品生产加工自动化。超声波塑料焊接机可进行塑料熔接、埋植、成形、铆接、点焊、切除、缝合等操作。只要焊头加以改变即可一机做多种应用。

工作原理通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，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。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。1

超声波机构原理

将220V，50HZ转变为15KHZ（或20KHZ）之高压电能，利用震动子转换成机械能。如此的机械振动，经由传动子，焊头传至加工物，并利用空气压力，产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在振筒内，外接焊头，利用空压系统和控制回路，在事先设定之条件下升降，以完成操作程序。

超声波应用原理

正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。

波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。三者之间的关系如下：V=F.λ。波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。

超声波在塑料加工中的应用原理

塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。

组成超声波焊接机主要由如下几个部分组成：发生器、气动部分、程序控制部分，换能器部分。

发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。

气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。

程序控制部分控制整部机器的工作流程，做到一致的加工效果。

换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。

应用方法一、 熔接法：

以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。

二、 铆焊法：

将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。

三、 埋植：

藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。

四、 成型：

本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。

五、 点焊：

A、 将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。

B、 对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。

六、 切割封口：

运用超音波瞬间发振工作原理，对化纤织物进行切割，其优点切口光洁不开裂、不拉丝。

特点日本EK系列换能器，意大利气缸，功率强劲，稳定性好。

发振板，晶体板全台湾原装进口

合金层焊接模具，不易磨损，坚固耐用。

独特的水平螺丝设计，模具容易调试。

焊接限位系统，焊后工件不会溢胶。

结构巧妙，设计合理，外观美观。

超声波熔接机工作特点

快速----每次焊接时间0.01—9.99秒。

强度----可承受大的拉力、高压力。

品质----不漏水、不漏气，可气密焊。

经济----不用螺钉、胶水。减少人工、低成本。

适用范围超声波熔接机普遍运用于汽车行业、电子行业、医疗行业、家电行业、无纺布服装、办公用品、包装行业、玩具行业等。比如车身塑料零件，汽车车门、汽车汽车仪表、车灯车镜、遮阳板、内饰件、滤清器，反光材料、反光道钉、保险杠、拉索、摩托车用塑料滤清器、散热器、制动液罐、油杯、水箱、油箱、风管、尾气净化器、托盘滤板；塑胶电子：预付费水表电表，通讯设备，无绳电话，手机配件，手机壳，电池壳,充电器、阀控式密封维护铅酸蓄电池 ，3寸软盘，U盘，SD卡，CF卡，USB接插件、蓝牙；玩具文具：文件夹,相册,折盒，PP中空板，笔套，墨盒，硒鼓,；医用日用：手表，厨具,口服液瓶盖，点滴瓶盖、手机饰件，金柔刷，日用品，卫生用品，儿童用品，空气床垫，衣架，刀柄，园艺用品，橱具洁具，花洒，金柔刷，淋浴头，防伪瓶盖，化妆品瓶盖，咖啡壶，洗衣机、空气除湿机，电熨斗、电水壶、吸尘器，音箱金属面盖及土木格栅等。2

保养与维护1.焊头、底模及工作物常保持清洁。

2.定期检查电缆接头是否松动。

3.定期清洗空气滤清器，应使用清洁剂或水，不可使用挥发性之溶剂。

4.机械定期擦拭，但不可使用液体清洗，发振箱上方勿重压或放置流体物。

5.工作场所保持空气畅通，周围温度不可过高。（40℃以下）。

6.搬运机器时，发振箱应与机体分离（拆开电缆插座），搬运须小心，勿受撞击。

7.长时间不使用时，请将本机外观擦拭，上油保养，置于干燥通风场所。

8.每月应打开控制箱上盖，用干净不带水分空气枪，清除箱内粉尘，以保持零件散热通风之良好。

技术规格

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本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学