輻桿又稱振幅擴(kuò)大棒,將振幅放大5~20倍,其形狀有以下三種形式,a)為圓錐形;b)指數(shù)曲線型;c)階梯形。截面的振動(dòng)能量不變,截面小的地方能量密度大,能量密度正比于振幅的平方,若使變輻桿處于共振狀態(tài),其振動(dòng)將達(dá)到很大。
工具和擴(kuò)大棒,整體、焊接或螺紋聯(lián)結(jié)等。換能器、變輻桿、工具三者應(yīng)銜接緊密。
超聲波具有波長短、能量大,傳播過程中反射、折射、共振、損耗等現(xiàn)象顯著的特點(diǎn)。超聲波加工不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等硬脆金屬材料,而且更適合于不導(dǎo)電的非金屬材料(如半導(dǎo)體硅片、鍺片以及陶瓷、玻璃等)的精密加工和成形加工,如玻璃、石英、陶瓷、硅、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的打孔(包括圓孔、異形孔和彎曲孔等)、切割、開槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面拋光和砂輪修整等方面。
超聲波塑料焊接系統(tǒng)
焊接系統(tǒng)的解釋。電能通過信號(hào)發(fā)生器和功放,產(chǎn)生超聲頻率(>20 kHz )的交變電信號(hào),加到換能器上(壓電陶瓷)。經(jīng)過換能器,電能變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)的能量,機(jī)械振動(dòng)的振幅由變幅整至合適的工作振幅,然后通過工具頭(焊接工裝),均勻地傳遞到與之接觸的物料上。兩個(gè)焊接物料的接觸面做高頻受迫振動(dòng),摩擦生熱導(dǎo)致局部高溫融化,冷卻后物料結(jié)合到一起,焊接。在焊接系統(tǒng)中,信號(hào)源是電路部分,包含功放電路,其頻率穩(wěn)定性和驅(qū)動(dòng)能力會(huì)影響到機(jī)器的性能。物料是熱塑性塑料,結(jié)合面的設(shè)計(jì)需要考慮如何快速產(chǎn)生熱能和對(duì)接良好。換、變幅器和工具頭都可看作機(jī)械結(jié)構(gòu),便于分析其振動(dòng)的耦合。在塑料焊接中,機(jī)械振動(dòng)是以縱波的形式傳遞的,如何有效傳遞能量和調(diào)整振幅是設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。
對(duì)于易于焊接的塑料,例如無定形聚合物 ABS , SAN , PMMA 和 PS ,三角筋的大小取決于要連接的區(qū)域。此類材料一般推薦,三角筋的高度在0.2-1.0mm范圍內(nèi),三角形頂角為90。半結(jié)晶聚合物例如尼龍 PPS、 POM 、 PE 、 PP 和 PA ,以及高熔點(diǎn)的無定形聚合物例如 PC 和 PSU ,這兩類材料更難焊接。一般推薦三角筋的高度在0.4-1.2mm范圍內(nèi),三角形頂角為60。
比較好的設(shè)計(jì),90°三角筋高度應(yīng)大于連接寬度的10%,三角筋寬度應(yīng)大于連接寬度的20%,如圖1所示。對(duì)于厚壁連接,可使用兩個(gè)或多個(gè)三角筋,其高度之和應(yīng)等于連接寬度的10%。
為了實(shí)現(xiàn)焊接 PC 零件的密封,建議三角筋?yuàn)A角60°,寬度應(yīng)大于壁厚的25%到30%。圖2是一個(gè)帶有60°夾角的三角筋設(shè)計(jì)。圖3是連接寬度尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到熔化塑料在整個(gè)連接區(qū)域流動(dòng)。
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