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超聲波焊接機(jī)變幅桿的作用

2021-12-22 17:43
超聲波焊接機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、焊接工具頭組成,在焊接過程中50/60Hz的低頻交流電輸入到超聲波功率發(fā)生器，超聲波功率發(fā)生器將低頻交流電轉(zhuǎn)換成相應(yīng)工作頻率的交流電并輸送到壓電換能器，換能器由于逆壓電效應(yīng)會產(chǎn)生機(jī)械振動，經(jīng)過變幅桿擴(kuò)大振動幅值，焊接工具頭對其振幅進(jìn)一步放大，并將超聲頻振動作用于焊接件。超聲塑料焊接的工作原理是超聲振動通過上焊接件將能量傳送到焊區(qū)，由于兩焊接件的交界面應(yīng)力大，會產(chǎn)生局部高溫使塑料熔化，在焊接壓力的作用下使兩焊接件連接在一起。
超聲波焊接機(jī)變幅桿
超聲波焊接機(jī)變幅桿

超聲波焊接機(jī)變幅桿的作用


超聲變幅桿是超聲波振動系統(tǒng)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的最大作用時(shí)聚能，其實(shí)變幅桿也叫做聚能器，用來調(diào)節(jié)換能器的輸出，放大振子的位移量和振速，而且將能量集中傳遞到工具頭作動器上，實(shí)現(xiàn)能量的高效傳遞。除此之外換能器能夠?qū)Q能器和負(fù)載之間的聲阻抗進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證其整個(gè)振動系統(tǒng)正常有效的工作。另外其實(shí)在實(shí)際工程中，一般還有以下幾個(gè)重要作用:

(1)放大振幅或者說是聚能作用。變幅桿之所以能放大振幅，是由于通過它任一截面的振動能量是不變的(傳播損耗不計(jì))，由于能量密度正比于振幅的平方，所以截面小的地方，能量密度大，振幅也就得到了放大。為了獲得較大的振幅，應(yīng)使變幅桿的共振頻率(即諧振頻率)和外激振動頻率相等，使之處于共振狀態(tài)。

(2)有效傳遞能量。變幅桿在檢測超聲中可以作為機(jī)械阻抗變換器，使換能器與聲負(fù)載更好地匹配耦合，更有效地在換能器與聲負(fù)載之間傳遞交換超聲能量。

(3)固定機(jī)械系統(tǒng)，在超聲加工中,聲學(xué)系統(tǒng)要被很好的固定，否則將會影響加工的效果。通常情況下，我們都是在變幅桿所設(shè)計(jì)的波節(jié)上加工一個(gè)法蘭盤，然后將法蘭盤固定，從而將超聲加工中的聲學(xué)系統(tǒng)很好的固定，盡可能地減少機(jī)械能量的損耗。

(4)隔離作用。變幅桿使換能器和工作媒質(zhì)之間獲得熱學(xué)和化學(xué)上的隔絕，以免使加工時(shí)多余的熱量傳導(dǎo)到換能器上，影響換能器的性能。

超聲波變幅桿作為超聲波振動系統(tǒng)的重要部件，起到非常重要的作用，通過安裝相應(yīng)的變幅桿，可以實(shí)現(xiàn)不同的功效，如增大振幅，獲得大的振速比，提高機(jī)械品質(zhì)因數(shù)，延長換能器的使用壽命等，并將超聲能量集中在較小的面積上聚能，超聲波塑料焊接振動系統(tǒng)常采用階梯型、圓錐形和指數(shù)型的變幅桿。