輻桿又稱(chēng)振幅擴大棒,將振幅放大5~20倍,其形狀有以下三種形式,a)為圓錐形;b)指數曲線(xiàn)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)將達到很大。
工具和擴大棒,整體、焊接或螺紋聯(lián)結等。換能器、變輻桿、工具三者應銜接緊密。
超聲波具有波長(cháng)短、能量大,傳播過(guò)程中反射、折射、共振、損耗等現象顯著(zhù)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,而且更適合于不導電的非金屬材料(如半導體硅片、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(kāi)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
焊接系統的解釋。電能通過(guò)信號發(fā)生器和功放,產(chǎn)生超聲頻率(>20 kHz )的交變電信號,加到換能器上(壓電陶瓷)。經(jīng)過(guò)換能器,電能變?yōu)闄C械振動(dòng)的能量,機械振動(dòng)的振幅由變幅整至合適的工作振幅,然后通過(guò)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),摩擦生熱導致局部高溫融化,冷卻后物料結合到一起,焊接。在焊接系統中,信號源是電路部分,包含功放電路,其頻率穩定性和驅動(dòng)能力會(huì )影響到機器的性能。物料是熱塑性塑料,結合面的設計需要考慮如何快速產(chǎn)生熱能和對接良好。換、變幅器和工具頭都可看作機械結構,便于分析其振動(dòng)的耦合。在塑料焊接中,機械振動(dòng)是以縱波的形式傳遞的,如何有效傳遞能量和調整振幅是設計的要點(diǎn)。
對于易于焊接的塑料,例如無(wú)定形聚合物 ABS , SAN , PMMA 和 PS ,三角筋的大小取決于要連接的區域。此類(lèi)材料一般推薦,三角筋的高度在0.2-1.0mm范圍內,三角形頂角為90。半結晶聚合物例如尼龍 PPS、 POM 、 PE 、 PP 和 PA ,以及高熔點(diǎn)的無(wú)定形聚合物例如 PC 和 PSU ,這兩類(lèi)材料更難焊接。一般推薦三角筋的高度在0.4-1.2mm范圍內,三角形頂角為60。
比較好的設計,90°三角筋高度應大于連接寬度的10%,三角筋寬度應大于連接寬度的20%,如圖1所示。對于厚壁連接,可使用兩個(gè)或多個(gè)三角筋,其高度之和應等于連接寬度的10%。
為了實(shí)現焊接 PC 零件的密封,建議三角筋夾角60°,寬度應大于壁厚的25%到30%。圖2是一個(gè)帶有60°夾角的三角筋設計。圖3是連接寬度尺寸設計應考慮到熔化塑料在整個(gè)連接區域流動(dòng)。
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