超声波金属焊接机（Ultrasonic metal welding machine）高科技金属焊接技术
超声波金属焊接原理
Principles of ultrasonic metal welding
超声波金属焊接是利用额每秒钟数万次的高频振动波传递到两个需焊接的金属工件表面，再施以一定的压力，使金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，达到焊接的目的。
1、焊接工具头
2、上焊接件
3、下焊接件
4、焊接铁砧
5、焊接区域
现代焊接技术分类Modern Welding Technology,
超声波金属焊接机机械过程
Mechanical process of ultrasonic metal welding machine
超声波金属焊接设备 Ultrasonic metal welding equipment
焊接机振荡系统图
1、焊接工具头
2、高强度螺栓
3、能量转换盒
4、能量换能器
5、变幅器
6、能量放大器（变幅器）
超声波金属焊接设备振荡系统
Ultrasonic metal welding equipment oscillating system
Ultrasonic metal welding machine
通过压电效果产生在压电陶瓷上的作用
Generated by the piezoelectric effect on
the role of the piezoelectric ceramic
超声波能量转化器机构图
Chart of the ultrasonic energy converter
1、换能器主体
2、锁紧螺栓
3、绝缘区
4、连接片
5、极化压电陶瓷
6、换能器螺母
7、连接导线
超声能量放大器（Ultrasonic energy amplifier）3种能量转化器机构图
焊头表面示意图
（Schematic diagram of welding head surface）
超声波金属焊接机 超声波金属焊接机就是应用超声波金属点 焊技术，分超声波金属点焊机、超声波金属线 束焊接机、超声波金属管封尾机、超声波金属 滚焊机，把超声波金属焊技术改为四种不同的 超声波金属焊工艺。 [在此主要介绍超声波金属点焊机] 超声波金属焊接是19世纪30年代偶然发 现的。它类似于摩擦焊，但有区别，超声焊接 时间很短，温度低于再结晶；它与压力焊也不 相同，因为所加的静压力比压力焊小的多。一 般认为在超声波焊接过程中的初始阶段，切向 振动出去金属表面的氧化物，并是粗糙表面的 突出部分产生反复的微焊和破坏的过程而使接 触面积增大，同时使焊区温度升高，在焊件交 界面产生塑性变形。这样在接触压力的作用下， 相互接近到原子引力能够发生作用的距离时，即形成焊点。焊接时间过长，或超声波振幅过大会使焊接强度下降，甚至破坏。 超声波金属焊接机工作原理 把高频电能通过超声波换能器转换成机械振动能，直接传导到超声波金属焊接机焊头上，作用于两个需要焊接的金属表面并产生高频摩擦，在加压的情况下，使两个金属表面相互主频摩擦造成生热凝聚而熔接。能对铜裸露线进行并线焊接，超声波焊接过程是一个机械过程，无电流通过工件，无熔化出现。其电性能和热性能是其他工艺所达不到的。因此对有色金属材料来说，无疑是一种理想的金属焊接系统。特别是铝、镍、铜、银等细、薄材料进行单点、多点、方形、条形、单层、多层、复合焊接起到理想效果。其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工，也在于超声焊接消耗低、寿命长、劳动强度低。 超声波金属焊接机焊接阶段 （1）振动摩擦阶段：超声波金属焊接的第一个过程主要是摩擦过程，其相对摩擦速度与摩擦焊相近，只是振幅仅仅为几十微米。这一过程的主要作用是排除焊件表面的油污、氧化物等杂质，使纯将的金属表面暴露出来。焊接时，由于上声极的超声波振动，使其与上焊件之间产生摩擦而造成暂时的连接，然后通过它们直接将超声波振动能传递到焊件间的接触表面上，在此产生剧烈的相对摩擦，由初期个别凸点之间的摩擦逐渐扩大到面摩擦，同时破坏、排挤和分散表面的氧化膜及其他附着物。 （2）温度升高阶段：在继续的超声波往复摩擦过程中，接触表面温度升高（焊区的温度约为金属熔点的35％～50％），变形抗力下降，在静压力和弹性机械振动引起的交变节应力的共同作用下，焊件间接触表面的塑性流动不断进行，使已被破碎的氧化膜继续分散甚至深入到被焊材料内部，促使纯金属表面的原子无限接近到原子能发生引力作用的范围内，出现原子扩散及相互结合，形成共同的晶粒或出现再结晶现象。 （3）固相接合阶段：随着摩擦过程的进行，微观接触面积越来越大，接触部分的塑性
1.0目的:正确操作设备,确保设备正常运行,保证正常生产和产品质量. 2.0适用范围:本公司所有超声波点焊机操作人员及机修人员. 3.0工作原理及结构: 3.1超声波点焊机是一种固相焊接机,焊件之间的连接是 通过声学系统的高频弹性振动以及在工件之间静压 力的夹持作用下实现的. 3.2PC系列超声波点焊机主要由机架、换能系统、机头、 超声波发生器、程序控制器等主要部件,组成； 4.0操作规程： 4.1本机应放置在环境温度0℃-40℃室内空气干燥、无腐 蚀气体、振动小的地方； 4.2接通电源，单相220V；并接好地线； 4.3接通气源； 4.4打开发生器电源，电源指示灯亮； 4.5设定功率、预压、焊接、保压时间； 4.6根据焊接牢固度修正参数； 5.0功率调整：开机后，将应焊工件的试样搁在上下焊头间， 对功率进行缓慢调整，即拨动（功率设定）拨码开关，顺序渐进（每次可调整数为10），如10、20、30、40…… 直至被焊工件达到焊接牢固的要求。即为功率之最佳设定；
6.0停机：停止工作时，将电源开关关闭； 7.0日常维护及注意事项： 7.1保持点焊机及其工作台清洁卫生； 7.2保持点焊头干净清洁，作业时网纹中不可夹杂其它硬 物，尤其铁钉类，以免损伤机器或影响焊接效果； 7.3长期焊接铝材会带来上下焊头的吸附，清定期视焊面 情况用铜丝刷按焊头面网纹方向轻轻刷抹，以清洁网 纹内的吸附物，防止焊面与工件在焊接时的粘接； 7.4本机焊头网纹面使用寿命（在保持不退火状态下）一 般为10万次，当达到使用寿命或网纹磨损时，可由机 修进行修复后再使用； 8.0相关文件：《超声波点焊机使用说明书》。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
★超声波焊接是热塑性塑料在超声波振动作用下，由于表面分子间摩擦生热而使两块塑料熔接在一起的焊接方法。 超声波金属焊接: 1、超声波金属焊接 超声波金属焊接的优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。超声波金属焊接是一种机械处理过程，在焊接过程中，并无电流在被焊件中流过，也无诸如电焊模式的焊弧产生，由于超声焊接不存在热传导与电阻率等问题，因此对于有色金属材料来说，无疑是一种理想的金属焊接设备系统，对于不同厚度的片材，能有效地进行焊接。 超声波焊接原理: 超声波塑料焊接机超声波塑料焊接原理 当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。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积 原理分析图
超声波焊接优点: 1、超声波塑料焊接优点：焊接速度快，焊接强度高、密封性好；取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件；焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。 2、超声波金属焊接优点：1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。5）、焊接无火花，环保安全。 超声波金属焊接适用产品: 1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。4）、电线与名种电子元件、接点、连接器互熔。5）、名种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。7）、金属管的封尾、切断可水、气密。 超音波的熔焊应用方法: 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摩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。超声波金属焊接机2、超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz ）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法．金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工作间的摩擦功、形变能及有限的温升．接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接．因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象．超
超声波焊接线的设计及超声波焊接机的调试(图) 1.强度无法达到欲求标准。当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合，这些配合是什么呢？※塑料材质：ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强，因为两种不同的材质其熔点也不会相同，当然熔接的强度也不可能相同，虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接？我们的答案是绝对可以熔接，但是否熔接后的强度就是我们所要的？那就不一定了！而从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽然ABS材质己经熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。我们继续加温到270度以上，此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超音波熔接温度，但ABS材质已解析为另外分子结构了！ 由以上论述即可归纳出三点结论：１.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。２.塑料材质熔点差距愈大，熔接强度愈小。３.塑料材质的密度愈高（硬质）会比密度愈低（韧性高）的熔接强度高。 ２.制品表面产生伤痕或裂痕。在超音波熔接作业中，产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的。 因为在超音波作业中会产生两种情形：1.高热能直接接触塑料产品表面 2.振动传导。所以超音波发振作用于塑料产品时，产品表面就容易发生烫伤，而1m/m以内肉厚较薄之塑料柱或孔，也极易产生破裂现象，这是超音波作业先决现象是无可避免的。而在另一方面，有因超音波输出能量的不足(分机台与HORN 上模)，在振动摩擦能量转换为热能时需要用长时间来熔接，以累积热能来弥补输出功率的不足。此种熔接方式，不是在瞬间达到的振动摩擦热能，而需靠熔接时间来累积热能，期使塑料产品之熔点到达成为熔接效果，如此将造成热能停留在产品表面过久，而所累积的温度与压力也将造成产品的烫伤、震断或破裂。是以此时必须考虑功率输出(段数)、熔接时间、动态压力等配合因素，来克服此种作业缺失。 解決方法：1.降低压力。2.减少延迟时间（提早发振)）。3.减少熔接时间。4.引用介质覆盖（如ＰＥ袋）。5.模治具表面处理（硬化或镀铬）。6.机台段数降低或减少上模扩大比。7.易震裂或断之产品，治具宜制成缓冲，如软性树脂或覆盖软木塞等（此项指不影响熔接强度）。8.易断裂产品于直角处加Ｒ角。 3.制品产生扭曲变形。发生这种变形我们规纳其原因有三：1.本体与欲熔接物或盖因角度或弧度无法相互吻合. 2.产品肉厚薄(2m/m以内)且长度超出60m/m以上. 3.产品因射出成型压力等条件导致变形扭曲.所以当我们的产品经超音波作业而发生变形时，从表面看来好像是超音波熔接的原因，然而这只是一种结果，塑料产品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何种结果。如果没有针对主因去探讨，那将耗费很多时间在处理不对症下药的问题上，而且在超音波间接传导熔接作业中(非直熔)，6kg以下的压力
超声波焊接机的工作原理 超音波焊接机的工作原理是： 是通过振荡电路振荡出高频信号由换能器转化成机械能（即频率超出人耳听觉阈的高频机械振动能），该能量通过焊头传导到塑料工件上，以每秒上几十万次的振动加上压力使塑料工件的接合面剧烈摩擦后熔化。振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接时间小于1秒钟，所得到的焊接强度可与本体相媲美。超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊，也用于铆焊、点焊、嵌入、切除等加工工艺。根据产品的外观来设计模具的大小、形状。 超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。 1、气动传动系统 包括有：过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。 工作时首先由空压机驱动冲程气缸，以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。 2、控制系统 控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时在定时控制下打开气路阀门，气缸加压使焊头下降，以一定压力压住被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然后控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器工作时间，本系统使整个焊接过程实现自动化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自动地完在本次焊接全过程。整个控制系统的顺序是：电源启动一触发控制信号气压传动系统，气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间去除超声发射继续保持一定压力时间退压，焊头回升焊接结束。 3、超声波发生器 （1）功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。
目录： 一、使用安全指导 1.1注意事项 (2) 1.2使用安全注意事项 (2) 二、机器概述 2.1 机器基本参数 (3) 2.2本机各部件的组成 (3) 2.2.1超声波发生器（机箱）……………………………………………………‥‥4 2.2.2焊接机机体（机架）……………………………………………………………5-6 2.2.3 超声波振动系统…………………………………………………………………6-7 三、超声波发生器的使用………………………………………………………………………8-9 四、线束的焊接放置 (10) 五、安装详述 (10) 六、使用步骤 (11) 6.1 开箱 (11) 6.2 压缩空气进气源 (11) 6.3 焊接机和发生器之间连接 (12) 6.4 启动发生器 (13) 七、调整 (14) 7.1 焊头的更换调整………………………………………………………………14-15-16 7.2 左、右夹块间隙的调整 (17) 7.3线束宽度、高度调节 (18) 7.4 焊接面的更换 (19) 八、拆装系统的检测、拆装与更换.....................................................................19-20 十、维护与保养 (21)
一、使用安全指导 1. 1 注意事项 在启动和使用本公司超声波焊接机之前，请务必仔细阅读以下注意事项！ ●使用手册会为你详细介绍超声波焊接机的正确使用方法，请您务必严格遵守执行 ●安装和使用本机必须由经过相关培训的专业人员进行。 ●在工作运行过程中，请您务必不要接触焊接工具头。超声波振动有可能导致严重的皮肤 灼伤。 ●操作人员经过适当培训后，才允许使用超声波焊接机。 ●本机在维护和检修前，应先断电源，防止误操作。维修和保养工作必须由受过专门培训的技术人员来完成。 ●未经设备生产厂商的许可，不得擅自打开机箱，调整机器。否则生产厂商的所有保证将自动失效。 ●操作人员均须严格遵守操作手册的安全和使用事项。 1.2 使用安全注意事项 ●在启动和使用之前，应先确保电缆线是否连接正确，确保超声波 焊接机正常接地。 ●基于使用安全的目的和避免发生损伤请勿将金属钢销或类似的 材料放置在焊接工具之间。 ●请经常的按时对焊接机及焊接工具进行维护保养，确保机器工作 在正常状态下。 ●在焊接过程中出现一些异常的情况、声音，为了避免机器的损伤， 请立即停止使用，由相关的专业人员进行维护或联系售后人员。
超声波焊接原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 超声波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。 超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜。一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器，换能器变幅杆/焊头三联组，模具和机架。线性振动摩擦焊接利用在两个待焊工件接触面所产生的摩擦热能来使塑料熔化。热能来自一定压力下，一个工件在另一个表面以一定的位移或振幅往复的移动。一旦达到预期的焊接程度，振动就会停止，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。轨道式振动摩擦焊接是一种利用摩擦热能焊接的方法。在进行轨道式振动摩擦焊接时，上部的工件以固定的速度进行轨道运动——向各个方向的圆周运动。运动可以产生热能，使两个塑料件的焊接部分达到熔点。一旦塑料开始熔化，运动就停止，两个工件的焊接部分将凝固并牢牢的连接在一起。小的夹持力会导致工件产生最小程度的变形，直径在10英寸以内的工件可以用应用轨道式振动摩擦进行焊接。 焊接原理 超声波焊接原理：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，
使用說明書INSTRUCTIONS Array 智能型超聲波焊接發生器
目錄 安全要求與警告 (1) 智慧型超聲波焊接發生器簡介 (2) 技術參數 (3) 安裝要求 (4) 操作使用說明 (5)
一．安全要求與警告 本節解釋了手冊上各種“安全注意”符號和標誌的意義，並提供了超聲波焊接發生器的常規安全預防措施。 “警告”標誌下包括了需要注意的潛在危險情況，如果忽略，可能造成不同程度的傷害事故。 在接觸超聲波發生器前應採取以下預防措施： 在進行任何電氣連接前，確定電源處於關閉（OFF）狀態。使用帶有接地端子的電源插座來防止觸電事故。 超聲波發生器會產生高壓。對其進行操作前，應： 關閉電源開關； 拔下主電源插頭； 等待2分鐘讓電容充分放電。 超聲波發生器會產生高壓，非專業人員請勿打開外殼。 超聲波發生器會產生高壓，並且其高壓的公共端並不與大地相連通，因此，在檢測時請使用 不接地而使用電池作為電源的萬用表，用其他的方法進行檢測可能導致觸電。 不要將手放在焊頭下，向下的壓力和超聲波振動可能引起傷害事故。 當高頻電纜或換能器處於斷開狀態時，不要執行焊接及測試操作。 在使用大焊頭時，不要將手指放到焊頭和模具之間。 此機型必須一人操作，禁止多人同時操作及調試。 二．智慧型超聲波焊接發生器簡介 超聲波信號發生器由一個能將50/60Hz的工頻交流電轉換為超音頻供換能器工作的超聲波功放模組和一個帶有“系統保護監測”及“自動調諧”功能的控制模組組成。控制模組能在超聲波焊接工作發生故障時切斷超聲波能量從而為發生器乃至整套焊接設備提供極高的安全性
和可靠性。 1、真正全自動追頻（AFC）適應各種大小焊模和不同的設計模具，自動追蹤頻率範圍：±400HZ （依15KHZ超聲波為例，模具頻率在14.40-15.20KHZ可自動頻率追蹤使用）。追頻精度：±5HZ 2、採用CPU電腦監控各程式速度快適應力特強、內置各種保護系統“系統保護監測”功能會 對以下情況發生回應： ◆ IGBT溫度過高保護 ◆壓力過高從而導致超載 ◆超聲波發生器電流過大 ◆焊頭、變幅器或者換能器鬆動或其他故障 ◆發生器電路失效 ◆發生器和換能器間的線纜故障 ◆供電頻率不穩自動補償 3、“自動調諧”功能能使超聲波發生器自動跟蹤並且補償焊頭頻率發生的變化。當溫度過高，焊頭表面有磨損或有雜物在焊頭上時，這種頻率變化都會發生。 4、內置全自動恒振幅系統，對不同的氣壓變化及電壓波動自動補償，可對超聲波振幅由50%-100%無級調節，適應不同焊接工件之要求。 5、採用IGBT做功率放大，反應快，比傳統矽功率管反應速度快100倍多，故保護功能較優。 三、主要技術參數 1、外型尺寸：長380mm×寬290mm×高110mm 2、主機淨重：7Kg 3、輸出功率：0-4200W 4、輸出電壓：0-3000V AC
精心整理超声波焊接机的工作原理 超音波焊接机的工作原理是：? 是通过振荡电路振荡出高频信号由换能器转化成机械能（即频率超出人耳听觉阈的高频机械振动能），该能量通过焊头传导到塑料工件上，以每秒上几十万次的振动加上压力使塑料工件的接合面剧烈摩擦后熔化。振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接时间小于1秒钟，所得到的焊接强度可与本体相媲美。超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊，也用于铆焊、点焊、嵌入、切除等加工工艺。根据产品的外观来设计模具的大小、形状。? 超声波塑料焊接 1 2 一触发控制信号气压传动系统，气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间去除超声发射继续保持一定压力时间退压，焊头回升焊接结束。 3、超声波发生器 （1）功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。 （2）功率在500W以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器，也具有一定的频率跟踪能力。 4、超声波焊接机使用的声学系统，主要是有换能器和工具头构成的。 一、打开电源无显示? 二、原因：保险丝熔断?
三、解决方法：? 四、1、?检查功率管是否短路? 五、2、?更换保险丝? 六、 七、二、超声波测试无电流显示? 八、原因： 九、1、?功率管烧毁? 十、2、?高压电容烧毁? 十一、3、继电器控制线路部分有故障? 十二、解决方法：更换相关烧毁零件? 十三、 十四、 十五、 十六、 十七、 十八、 十九、 二十、 二十一、 二十二、 二十三、 二十四、 二十五、 二十六、 二十七、 二十八、 二十九、 三十、 三十一、 三十二、 三十三、 三十四、 三十五、 三十六、 三十七、 三十八、 三十九、解决方法： 四十、1、?将急停开关复位? 四十一、2、?检测使两个触发开关能同时触发? 四十二、3、?检测程序板排除故障，一般为IC问题? 四十三、 四十四、六、触发触发开关后，超声时间非常长或者保压时间非常长? 四十五、原因：焊接时间或保压时间波段开关断路? 四十六、解决方法：调整波段开关触点，使之接触良好? 四十七、 四十八、七、触发触发开关后，超声波不能触发? 四十九、原因：
(一)、超声波塑料焊接机装设程序： 1、超声波塑料焊接机应安置在坚固,水平的工作台上。机器后面应留有大于150mm 的空间，以利通风散热。 2、为确保安全操作，本机必须可靠接地，对地电阻必须小于4欧姆。 3、将三苡控制电线两头分别插入焊机后方三脚插座，并旋紧螺母。 4、将选择开关置于手动位置。 5、锁紧升降的四只螺钉，以固定超声振头，但切勿用力过度,以免滑牙。 6、将上焊模与超声振头之接触面擦干净，用螺丝接合，使用随机专用扳手锁紧，锁紧力距为25牛顿／米。 7、把外气源的气管接入焊接机的空气滤净器。 8、音波检验程序： 为发挥超声波塑料焊接机的最佳使用效果，维护焊机的性能及安全生产，每次使用机器或更换焊模，必须调整超声波塑料焊接机发振系统与振动系统的发振程度，因此该项音波检测程序非常重要。 A、检测前，上焊模与超声振头两者必须密合锁紧，检验时上焊模切勿接触工件。 B、合上电源开关，此时电源指示灯亮. C、打开侧盖板之门页。 D、将选择开关按至音波检测档位置，观测振幅表之指示值，每次音波检测开关不能连续按下超过3秒。 E、顺逆旋转音波检测螺丝使振幅表指针在最低刻度值位置。注意：振幅表指针能调到1.2（或100）刻度值以下，且确保为最低刻度位置，焊机的发振系统与振动系统谱振最好。
[注意]: 1.调节音波选择螺丝，振幅表之指针会左右摆动，但并非表示功率输出之大小，而仅表示发振系统与振动系统之谐振程度，指示刻度值越小，则表示谐振程度越佳。 2.振幅表在空载发振时，表示谐振程度，负载发振时表示输出能量。 3.焊接前务必做音波检测，以确保发振系统与振动系统之谐振。 4.更换焊模后，切记一定要做音波检测程式。 5.调整时，如果过载指示灯发亮，则立即放开音波检验钮，约过1秒钟后，再转动音波调整螺丝作音波选择调整. 6.正确的调谐非常重要，如果无法调较到正常状态，不能达到音波检测程式第5项的要求时，请即送修，不可勉强使用，以免扩大故障。 7.工作气压不能超过5kg/cm. 8.校模程序： 为达到超声波塑料焊接机最大能量，上焊模与工件间的距离应尽量缩短，但仍应留有必要的距离，以便工件的放置和取出。升降台的最大行程为75mm，因此在校模前，在确定上焊模在最大行程时，不会接触工件。 a)将选择开关置于手动位置，调较压力调整旋钮，使压力表指示在0.2Mpa左右，（大约能使焊头上升之最小压力） b)置下焊模于工作台面,再放工件于下焊模内。 c)放松机体的锁紧摇手，转动升降手轮，使上焊模与工件之距离大于75mm，扳紧锁紧摇手。 d)双手按下两个下降按钮，使上焊模下降。
超声波焊接机原理 超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。 概述 超声波模治具架设不准确受力不平均原理 在一般认为超音波作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该 会产生音波传导的现象. 我们如果单只观察硬件（模治具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超音波作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须先强调超音波熔接的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接. 这时候超音波模治具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定无法是百分之百承受相同的压力。 另一方面上模（H o r n）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。所以也就必须作修正，如何修正，那就是靠超音波熔接机本身的水平螺丝，或是贴较薄的胶带或铝箔来克服了。
塑料产品材质配合不当 每一种塑料材质的熔点，各有不同，例如ＡＢＳ塑料材质的熔点约115℃，耐隆约175℃、ＰＣ之145℃以上、ＰＥ约85℃为例：ＡＢＳ与ＰＥ二种材质的熔点差距太大，超音波熔接势必困难。而ＡＢＳ与ＰＣ二种材质，亦有差距，但已非前项差距如此之大，是以尚可熔接，但在超音波功率相同，能量扩大相同的情况下，相异的塑料材质，绝无法比相同材质的熔接效果好。 超声波台输出能量不足 客户在购买超音波熔接机时，通常较难预料未来产品发展的规格，所以会遇到较大产品对象超出超音波标准熔接的情形。此时在不增加成本的预算下，只得以现有设备来作业生一、超声波模治具架设不准确超声波、受力不平均怎么办？ 在一般认为超音波作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的熔接效果，其实这只是表面的看法，超音波既然是摩擦振，就会产生音波传导的现象. 我们如果单只观察硬件（模治具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超音波作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须先强调超音波熔接的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接. 这时候超音波模治具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定无法是百分之百承受相同的压力。 另一方面上模（H o r n）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。
一．超声波应用原理 我们知道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。 1、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。 2、超声波焊机的组成部分 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。 3．换能器部分由三部分组成：换能器（TRANSDUCER）；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER）；焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE）。 ①换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。A：磁致伸缩效应。B：压电效应的反效应。磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低，制作难度大，难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10μm左右。 ②焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。 换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同，尺寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有：钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。 二：超声波工作原理： 热可塑性塑料的超声波加工，是利用工作接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此时工件接面由熔融而固化，完成加工程序。
一、超声波金属焊接基础知识 1、原理 超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。 2、焊接优点： 1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。 2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。 3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。 4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。 5）、焊接无火花，环保安全。 3、超声波金属焊接适用产品： 1）、镍氢电池镍氢电池镍网与镍片互熔与镍片互熔。. 2）、锂电池、聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。. 3）、电线互熔，偏结成一条与多条互熔。 4）、电线与名种电子元件、接点、连接器互熔。 5）、名种家电用品、汽车用品的大型散热座、热交换鳍片、蜂巢心的互熔。 6）、电磁开关、无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。 7）、金属管的封尾、切断可水、气密。 4、振幅参数 振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一间公司选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机，最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作，能保证振幅参数的稳定。 5、频率参数 任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率，例如20KHz、40 KHz等，焊接机的工作频率主要由换能器（Transducer）、变幅杆（Booster）、和焊头（Horn）的机械共振频率所决定，发生器的频率根据机械共振频率调整，以达到一致，使焊头工作在谐振状态，每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围，如一般设定为±0.5 KHz，在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时，都会对谐振频率作调整，要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1 KHZ，如 20KHz 焊头，我们焊头的频率会控制在19.90—20.10 KHz，误差为5‰。 6、节点 焊头、变幅杆均被设计为一个工作频率的半波长谐振体，在工作状态下，两个端面的振幅最大，应力最小，而相当于中间位置的节点振幅为零，应力最大。节点位置一般设计为固定位，但通常的固定位设计时厚度要大于3mm，或者是凹槽固定，所以固定位并不是一定为零振幅，这样就会引致一些叫声和一部分的能量损失，对于叫声通常用橡胶圈同其它部件隔离，或采用隔声材料进行屏蔽，能量损失在设计振幅参数时予以考虑。 7、网纹 超声波金属焊接通常会在焊接位表面，底座表面设计网纹，网纹设计的目地在于防止金属件的滑动，尽可
超声波焊接机常见故障 与维修 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
常见故障与维修 1、打开电源开关，电源指示灯不亮，没有任何动作。 原因：A、电源线与电源插座接触不良； B、机器的电源保险丝烧毁。 2、打开电源开关，电源指示灯亮，但没有任何动作，按超声测试按钮有输出。 原因：A、机器底座与机架连接的五芯线开路； B、机器程序电路板故障。 3、打开电源开关，电源指示灯亮，但没有任何动作，按超声测试按钮没有超声波输出。 原因：A、检查机器急停开关是否按下； B、电源变压器110V或24V电源供电不正常； C、机器程序电路板故障。 4、机器有动作，但按下超声测试按钮和工作按钮都没有超声输出。 原因：A、电源变压器110V电源供电不正常； B、电路主板的110V电源线脱落。 5、按下测试按钮机器能正常工作，但按下工作按钮机器却没有动作。 原因：A、工作开关损坏； B、机器底座与机架连接的五芯线开路。 6、按超声测试按钮时功率负载表指示值大于20％且通过调谐器无法调低。原因：A、换能器系统出现故障；
B、机器功率管烧毁。 7、焊接时机器过载指示灯亮，焊件焊接效果不理想。 原因：A、机器工作气压调节过大； B、插入性的焊件配合过紧； C、换能器系统出现故障。 8、焊件焊接效果不理想，但焊接时过载指示灯不亮，超声波输出较弱。 原因：A、电源变压器24V电源供电不正常，继电器不动作； B、机器程序板上的三端稳压器LM7824损坏。 9、焊件焊接效果不理想，按超声测试按钮听到啸叫声。 原因：换能器系统装配出现问题。 10、打开电源开关就听到微弱的啸叫声。 原因：电路板上功率管烧毁1－2个。 11、工作过程中，焊头下降，但没有超声波输出，焊头也不复位。 原因：A、机器工作气压调节过小； B、机器的触发预置按钮损坏或调整不当； C、机器程序板电路板故障。 12、机器超声波输出正常，但机器不动作。 原因：A、压缩泵供气不正常； B、气路堵塞或气动元件（电磁阀、节流阀或调压阀）有故障。 13、机器和换能器系统正常，但焊接效果不理想，机器工作时观察功率负载表，指示值小于20％。
超声波焊接机技术原理 超声波焊接机工作原理是：通过物体上下振动，使焊接件伸缩发热熔接。其机械原理是：把电能转化成机械能。当超声换能器产生的能量传送到焊区，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。由于塑料导热性差，热量聚集在焊区，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、超声波模治具架设不准确、受力不平均怎么办？ 在一般认为超音波作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的超声波焊接机熔接效果，其实这只是表面的看法，超音波既然是摩擦振，就会产生音波传导的现象. 我们如果单只观察硬件（模治具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超音波作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须先强调超音波熔接的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接. 这时候超音波模治具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定无法是百分之百承受相同的压力。 另一方面上模（H o r n）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。所以也就必须作修正，如何修正，那就是靠超音波熔接机本身的水平螺丝，或是贴较薄的胶带或铝箔来克服了。 二、塑料产品材质配合不当? 每一种塑料材质的熔点，各有不同，例如ＡＢＳ塑料材质的熔点约115℃，耐隆约175℃、ＰＣ之145℃以上、ＰＥ约85℃为例：ＡＢＳ与ＰＥ二种材质的熔点差距太大，超音波熔接势必困难。而ＡＢＳ与ＰＣ二种材质，亦有差距，但已非前项差距如此之大，是以尚可熔接，但在超音波功率相同，能量扩大相同的情况下，相异的塑料材质，绝无法比相同材质的熔接效果好。 热熔塑胶分析图：
东莞协和超声波焊接机原理 Ⅰ、超声波塑料焊接机基本信息 东莞协和超声波塑料焊接机（Ultrasonic plastic welding machine）就是使用超声波熔接技术，对各种热塑性胶件进行焊接处理加工的焊接机器。 在焊接塑料制品时，既不要添加任何粘接剂、填料或溶剂，也不消耗大量热源，具有操作简便、焊接速度快、焊接强度高、生产效率高等优点。因此，超声波焊接技术越来越广泛地获得应用。 东莞协和超声波塑料焊接机类型有：超声波塑焊机、超声波塑料点焊机、塑料玩具焊接机、PP塑料焊接机、ABS塑料焊接机、塑料瓶盖焊接机、电脑键盘焊接机、中空板焊接机、电源适配器焊接机等。 Ⅱ、超声波塑料焊接机工作原理 当超声波作用于热塑性的塑料件接触面时，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。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm 的最佳压力之积。 Ⅲ、超声波塑料焊接机焊接方法 1、熔接法：超声波振动随焊头将超声波传导至焊件，由于两焊件处声阻大，因此产生局部高温，使焊件交界面熔化。在一定压力下，使两焊件达到美观、快速、坚固的熔接效果。 2、埋植(插)法：螺母或其它金属欲插入塑料工件。首先将超声波传至金属，经高速振动，使金属物直接埋入成型塑胶内，同时将塑胶熔化，其固化后完成埋插。 3、铆接法：欲将金属和塑料或两块性质不同的塑料接合起来，可利用超声波铆接法，使焊件不易脆化、美观、坚固。 4、点焊法：利用小型焊头将两件大型塑料制品分点焊接，或整排齿状的焊头直接压于两件塑料工件上，从而达到点焊的效果。 5、成型法：利用超声波将塑料工件瞬间熔化成型，当塑料凝固时可使金属或其它材质的塑料牢固。 6、切除法：利用焊头及底座的特别设计方式，当塑料工件刚射出时，直接压于塑料的枝干上，通过超声波传导达到切除的效果。 焊接方法图片展示：
超声波焊接机的组成部分和原理 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。 现在国内应用较多的发生器一般有两种：一种是以美国BRANSON公司为代表，所采用的桥式 功放电路，保护电路采用相位保护，工作频率一般为20KHZ。其优点是电转换效率高，缺点是 频率调节电感调节范围窄，频率跟踪性能较差。另一个缺点是功率不可能做得很大，最大也就是3KW左右；另一种是台湾型机器，普遍采用B类功放、过流保护、桥式反馈。优点是功率可以 做得较大（如4.2KW ），频率跟踪性能好，大功率情况下一般采用15KHZ的工作频率。缺点是 电转化效率较低，15KHZ的工作频率是人耳所能听到的，反映岀噪声较大；另外还有瑞士、德国、日本的采用频率自动跟踪技术的机器。因其价格较高，国内并不常见。 换能器部分由三部分组成：换能器（TRANSDUCER ）;增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOS TER ）;焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE ）。 ①换能器仃RANSDUCER）:换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号 转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。 A :磁致伸缩效应。B:压电效应的反效应。磁 致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低， 制作难度大，难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量 偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载 块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输岀的振幅为10卩m左右。 ②变幅杆（BOOSTER ）:变幅杆本身就是一条金属柱，通过形状的设计，可以将换能 ABS、AS塑料所需的加工振幅为20 口左右；尼龙、聚丙稀所需的加工振幅为50呵左右