?超聲波焊接技術(shù)因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)性、可靠性、易于自動(dòng)化集成的優(yōu)點(diǎn)，是塑料焊接領(lǐng)域一種常用技術(shù)。與傳統(tǒng)熱源直接接觸塑料產(chǎn)生熱量的方式不同，超聲波焊接是通過(guò)摩擦產(chǎn)生熱量。那么，淺談一下超聲波焊接機(jī)是如何產(chǎn)生熱量的？
1、振幅、頻率和波長(zhǎng)

在超聲波焊接中，縱波以高頻形式傳遞，產(chǎn)生低振幅的機(jī)械振動(dòng)。焊接機(jī)的電能轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。為了理解振幅、頻率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系，以及它們與熱量產(chǎn)生的關(guān)系，我們需要認(rèn)識(shí)一下超聲波焊接機(jī)的主要部件。

超聲波焊接機(jī)的主要部件有電源發(fā)生器、換能器、調(diào)幅器（有時(shí)也叫做變幅桿）和焊頭。電源發(fā)生器將50-60Hz，電壓為120V/240V的電源轉(zhuǎn)換為運(yùn)行在20-40Khz，電壓為1300V的電源。這些能量提供給換能器，換能器利用圓盤(pán)形的壓電陶瓷將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，即當(dāng)高頻電流通過(guò)壓電陶瓷，壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變位移。

轉(zhuǎn)換器將振動(dòng)傳遞給調(diào)幅器。調(diào)幅器將超聲波的振幅放大，繼續(xù)傳遞給焊頭。焊頭繼續(xù)放大超聲波的振幅，并與零件接觸。

最終，能量傳遞到裝配的兩個(gè)零件的焊接筋位置。因?yàn)楹附咏钍羌恻c(diǎn)設(shè)計(jì)，所以能量集中在尖點(diǎn)位置，同時(shí)在壓力作用下摩擦生熱。該熱量是由兩種摩擦產(chǎn)生的，一種是上下零件材料之間的表面摩擦，另一種是材料內(nèi)部分子間摩擦。正是由于摩擦產(chǎn)生的熱量，使得上下零件在焊接位置熔化并連接在一起。

2、理解加熱速率

對(duì)于同一種材料來(lái)說(shuō)，決定加熱速率的三個(gè)因素：頻率，振幅和焊接壓力。對(duì)于已有設(shè)備，如15Khz，20Khz，30Khz或者40Khz的機(jī)臺(tái)來(lái)說(shuō)，頻率是固定的。所以加熱速度通?？梢杂煤附訅毫?lái)改變。通常，壓力越大，加熱速率越快。另外，你也可以改變振幅，同壓力一樣，振幅越大，加熱速率越快。

當(dāng)然，過(guò)大的壓力和振幅也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，例如導(dǎo)致材料降解、泄露、裂紋和溢料等。因此，超聲波焊接需要有一個(gè)工藝參數(shù)優(yōu)化的過(guò)程。參數(shù)確定后，焊接過(guò)程可以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的產(chǎn)出，且速度快，焊接強(qiáng)度大。這也是為什么超聲波焊接廣泛應(yīng)用在大批量生產(chǎn)中的原因。

3、時(shí)間，距離，功率和能量

焊接所需的熱量取決于材料類(lèi)型、焊縫設(shè)計(jì)和設(shè)備規(guī)格?？刂茻崃康膫鹘y(tǒng)方法是通過(guò)時(shí)間模式來(lái)焊接，即焊接一定時(shí)間，例如0.2-1s（一般小于1s）。然而，如今的超聲波焊接設(shè)備，往往還可以設(shè)置并監(jiān)控焊接距離、功率和能量。在經(jīng)過(guò)適當(dāng)培訓(xùn)的操作員，也可以根據(jù)實(shí)際情況和不同材料進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而得到一致的焊接結(jié)果。這也大大提高了焊接的靈活性和可靠性。