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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=。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。
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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。
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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)。
(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。
(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。
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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。通常用于塑料加工的频率有20KHZ和15KHZ,其中20KHZ仍在人类听觉之外,故称为超声波,但15KHZ仍在人类听觉范围只内。
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:调整开始发振时间,在限制开关动作后0~。
:调整熔接时间长短,在延迟时间终了发振0~。
:调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在0~。
:工作循环次数记录用,附有归零压扣。
:工作压力之指示及调整压力用。
:调整振动子系与发振回路之共振匹配,使转换效率达到理想。
:显示声波空载或负载工作之振幅强弱。
:电源开关之控制,及指示开路之信号
(自动/手动/声波检查):自动或手动之选择,及作声波空载检视之按纽。
:声波出力段数之设定用,1~2段为一般使用,3~4段为强力输出用。
:显示声波过载之不正常,需做声波调整,至过载灯不会显示为止。(若仍无法解除,请来电洽询)
:调试机器时做机器频率显示
13焊头:传动振动能量于工作物之上,使之熔接。
14上升/下降缓冲调整:调整孔位于机台侧面可适当调整,使升降惯性适中。
15下降速度调整:调整合理适当之下降工作速度用。
16熔接位置视窗:检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。
:在熔接熔化块,或外形尺寸需精确时使用可限制汽缸之下降。
18水平微调螺丝:调整此四支螺丝,可使焊头平均压附在工作物上。
19输出电缆及插座:联接机体振动子系统与发振箱线路用。
20控制电缆及插座:联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用。
21接地螺母:电子回路之接地线连接用,漏电时之安全保障。
22保险丝座:电子线路之过载保护。
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(1)先将换能器(CONE)及焊头(HORN)以及焊头螺丝,以酒精或汽油擦洗干净,再将焊头螺丝及换能器,焊头结合面抹上一层薄薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上。注意:换能器,焊头之结合面若有损伤时,振动之传达效率会递减,应谨保养。
(2)再紧固4支焊头水平调整螺丝,将换能器固定在其旋转范围之中间位置处。
(3)把焊头用手旋入换能器到不能回转为止。
(4)以焊头锁紧扳手焊头旋紧(约300Kg/cm之扭力),此时特别注意不让换能器旋转,以防止转梢扭断。(若发现旋转则4支焊头水平调整螺丝要再紧固些)。
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(1)调整准备:
①打开气压源,并调整压力至2kg/C㎡。
②打开发振箱上之总电源开关,此时电源指示灯亮。
(2)焊头方向调整:
①放松4支水平调整螺丝,将焊头之方位与工作物对正,再按机体升降开关使焊头压附工作物。
(3)焊头水平调整:
轻拍焊头四周,使焊头与工作物吻合状况后,平均固定4支水平调整螺丝。
(4)焊头高低位置调整:
①若工作物之熔接对于高低需准备时,调整最低点微调螺丝顶于升降筒在熔接后最适当位置。
(5)熔接准备:
①依工作物之状况,设定出力段数于适当位置。(应从低段数试起以维寿命)再按声波检查开关,并转声波调整螺丝,使振幅表之指示在最低刻度为止。注意:按声波检查开关,应按下三秒停止一秒间歇方式,以维护振动子寿命。
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“设定”钮,延迟时间与熔接时间变暗不显示,硬化时间处于设定状态。此时可通过时间设定键增加相应的时间(例:,,)。时间为循环式设定,及相应的时间到“9”以后在增加时间及又从“0”开始。(例:,。)
。按设定键一次为硬化时间设定,再按一次为熔接时间设定,再按一次为延迟时间设定。再按一次及回到工作状态。(三组时间中单一显示的一组时间及为正在设定的时间。)
,按手动/自动按钮,使机器处与自动状态。(三组时间均显示为正常的预设时间)
,熔接机即可自动熔接工作一次。
,再调整焊头,并重新设定工作条件,再试熔,重复调整至工作物理想熔接条件。(延迟时间、硬化时间之设定,从较长时间递减设定至理想条件,声波出力及熔接时间之设定,则需由小而大渐增方式设定,以维护振动子之寿命。)
。即可从事作业生产,生产前,首先将计数器归零,及做声波检查,并清除工作机上不必要之物品,再行作业。