超聲波塑料焊接機(jī)的組成及其作用
超聲波塑料焊接機(jī)由氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)生器、換能器及工具頭和機(jī)械裝置等組成。
1 、氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)
包括有：過(guò)滹器、減壓閥、油霧器、換向器、節(jié)流閥、氣缸等。
工作時(shí)首先由空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)沖程氣缸，以帶動(dòng)超聲換能器振動(dòng)系統(tǒng)上下移動(dòng)，動(dòng)力氣壓在中小功率的超聲波焊接中氣壓根據(jù)焊接需要調(diào)定。
2 、控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)由時(shí)間繼電器或集成電路時(shí)間定時(shí)器組成。主要功能是：一是控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作，使其焊接時(shí)在定時(shí)控制下打開(kāi)氣路閥門(mén)，氣缸加 壓使焊頭下降，以一定壓力被焊物件，當(dāng)焊接完后保壓一段時(shí)間，然后控制系統(tǒng)將氣路閥門(mén)換向，使焊頭回升復(fù)位；二是控制超聲波發(fā)生器 工作時(shí)間，本系統(tǒng)使整個(gè)焊接過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，操作時(shí)只啟動(dòng)按鈕產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，便能自動(dòng)地完在本次焊接全過(guò)程。整個(gè)控制系統(tǒng)的順序是 ：電源啟動(dòng)一觸發(fā)控制信號(hào) 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，氣缸加壓焊頭下降并焊觸發(fā)超聲發(fā)生器工作，發(fā)射超聲并保持一定焊接時(shí)間 去除超聲發(fā)射 繼續(xù)保持一定壓力時(shí)間 退壓，焊頭回升 焊接結(jié)束。
3 、超聲波發(fā)生器
1 ） 功率較大的超聲波塑料焊接機(jī)，發(fā)生器信號(hào)采用鎖相式頻率自動(dòng)跟蹤電路，使發(fā)生器輸出的頻率基本上與換能器諧振頻率一致。
2 ） 功率在 500W 以上的超聲波塑料焊接機(jī)所用發(fā)生器采用自激式功率振蕩器，也具有一定的頻率跟蹤能力。
4 、超聲波塑料焊接機(jī)使用的聲學(xué)系統(tǒng)
1 ） 換能器
超聲波塑料焊接機(jī)用的聲學(xué)系統(tǒng)包括三個(gè)部分： 1 驅(qū)動(dòng)部分 2 固定部分 3 工作部分。在以上三個(gè)組成部分中，驅(qū)動(dòng)是核心，一般采用螺栓夾緊 的縱向振動(dòng)換能器，其中半波長(zhǎng)縱向振子與四分之一的波長(zhǎng)縱向振子，半波長(zhǎng)縱向振與半波長(zhǎng)聚能器相連接組成一個(gè)全波長(zhǎng)塑料焊接換能器，而 四分之一波長(zhǎng)縱向振子與四分之一波長(zhǎng)聚能器相連，組成一個(gè)半波長(zhǎng)換能器。
2 ） 工具頭
對(duì)不同的焊接對(duì)象需要有不同工具頭，不管是近場(chǎng)焊接還是傳輸焊接，只有半波長(zhǎng)的工具頭才能使焊接端面達(dá)到的振幅。
工具頭，有帶振幅放大的和不帶振幅放大的兩種，塑料焊接機(jī)用聲學(xué)系統(tǒng)工具頭，所用材料通常為鋁合金，其端面鍍硬質(zhì)合金，功率較大時(shí)也有 用鈦合金材料制成的，該材料疲勞強(qiáng)度比鋁合金高一倍多。
1、 超聲波在塑料加工中的應(yīng)用原理：
塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)有的幾種工作頻率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。 其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙，在加壓 的情況下，使兩個(gè)塑料件或其它件與塑料件接觸部位的分子相互撞擊產(chǎn)生融化，使接觸位塑料熔合，達(dá)到加工目的。
2、 超聲波焊機(jī)的組成部分和原理
超聲波焊接機(jī)主要由如下幾個(gè)部分組成：發(fā)生器、氣動(dòng)部分、程序控制部分，換能器部分。
發(fā)生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉(zhuǎn)化成高頻（例如20KHZ）的高壓電波。
氣動(dòng)部分主要作用是在加工過(guò)程中完成加壓、保壓等壓力工作需要。
程序控制部分控制整部機(jī)器的工作流程，做到一致的加工效果。
換能器部分是將發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電波轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，經(jīng)過(guò)傳遞、放大、達(dá)到加工表面。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的發(fā)生器一般有兩種：一種是采用的橋式功放電路，保護(hù)電路采用相位保護(hù)，工作頻率一般為20KHZ。其優(yōu)點(diǎn)是電轉(zhuǎn)換效率高， 缺點(diǎn)是頻率調(diào)節(jié)電感調(diào)節(jié)范圍窄，頻率跟蹤性能較差。另一個(gè)缺點(diǎn)是功率不可能做得很大，也就是3KW左右；另一種是臺(tái)灣型機(jī)器，普遍采用 B類(lèi)功放、過(guò)流保護(hù)、橋式反饋。優(yōu)點(diǎn)是功率可以做得較大（如），頻率跟蹤性能好，大功率情況下一般采用15KHZ的工作頻率。缺點(diǎn)是電轉(zhuǎn)化效 率較低，15KHZ的工作頻率是人耳所能聽(tīng)到的，反映出噪聲較大；另外還有瑞士、德國(guó)、日本的采用頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)的機(jī)器。因其價(jià)格較高 ， 國(guó)內(nèi)并不常見(jiàn)。

超聲波塑膠焊接原理是由發(fā)生器產(chǎn)生 20KHZ 或 15KHZ 的高壓、高頻信號(hào)， 通過(guò)換能系統(tǒng)，把信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，加于塑料制品工件上 ， 通過(guò)工件表面及在分子間的磨擦而使傳遞到接口的溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到此工件本身的 熔點(diǎn)時(shí)，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的 空隙，當(dāng)震動(dòng)停止，工件同時(shí)在一定的壓力下冷卻定形，便達(dá)成完焊接。
換能器部分由三部分組成： 換能器（TRANSDUCER）；增幅器（又稱(chēng)二級(jí)桿、變幅桿，BOOSTER）；焊頭（又稱(chēng)焊模，HORN或SONTRODE）。
1 換能器(TRANSDUCER)： 換能器的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)信號(hào)。將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)信號(hào)有兩種物理效應(yīng)可以應(yīng)用。A：磁致伸 縮效應(yīng)。B：壓電效應(yīng)的反效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)在早期的超聲波應(yīng)用中較常使用，其優(yōu)點(diǎn)是可做的功率容量大；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化效率低，制作難度大， 難于大批量工業(yè)生產(chǎn)。自從朗之萬(wàn)壓電陶瓷換能器的發(fā)明，使壓電效應(yīng)反效應(yīng)的應(yīng)用得以廣泛采納。壓電陶瓷換能有轉(zhuǎn)換效率高，大批量生 產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是制作的功率容量偏小?，F(xiàn)有的超聲波機(jī)器一般都采用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器是用兩個(gè)金屬的前后負(fù)載塊將壓電陶瓷 夾在中間，通過(guò)螺桿緊密連接而制成的。通常的換能器輸出的振幅為10μ m 左右。
2 變幅桿（BOOSTER）： 變幅桿本身就是一條金屬柱，通過(guò)形狀的設(shè)計(jì)，可以將換能器傳遞過(guò)來(lái)的振幅進(jìn)行放大，達(dá)到加工塑料件所需能量振 幅，相當(dāng)于加熱的溫度，如我們常用的ABS、AS塑料所需的加工振幅為20μ m 左右；尼龍、聚所需的加工振幅為50μ m 左右。
3 焊頭（HORN） ：焊頭的作用是對(duì)于特定的塑料件制作，符合塑料件的形狀、加工范圍等要求。
換能器、變幅桿、焊頭均設(shè)計(jì)為所工作的超聲頻率的半波長(zhǎng)，所以它們的尺寸和形狀均要經(jīng)過(guò)特別的設(shè)計(jì)；任何的改動(dòng)均可能引致頻率、加工效 果的改變，它們需專(zhuān)業(yè)制作。耐用根據(jù)所采用的材料不同，尺寸也會(huì)有所不同。適合做超聲波的換能器、變幅桿和焊頭的材料有：鈦合金、鋁合 金、合金鋼等。由于超聲波是不停地以20KHZ左右高頻振動(dòng)的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。