超声波焊接机使用指导书.docx
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超声波焊接机使用指导书
超声波焊接机使用指导书
一、
二、
三、
四、
五、
六、
七、
八、
九、
工作原理
产品规格及参数
构造
操作要领
故障清除
焊头设计
塑料相熔性
超声波应用原理
电路图
工作原理
热可塑性塑料的超声波加工,是利用工件接触面间高频的磨擦使分子间急速产生热
量,当此热量足够消融工作时,停止超声波振动,此时工作接面由熔融面固化,达成加
工程序。
往常用于塑料加工的频次有28KHz、20KHz和15KHz,此中28KHz和20KHz在人耳
听觉范围以外,故称为超声波,但15KHz仍在耳听觉范围以内。
产品规格及参数
型号
SR900
SR1200
SR1500
SR2000
清粉机
功率
900W
1200W
1500W
2000W
工作频次
20KHZ
20KHZ
20KHZ
20KHZ
20KHZ
工作电压
220V50HZ
220V50HZ
220V50HZ
220V50HZ
220V50HZ
工作行程
65mm
65mm
65mm
65mm
65mm
工作气压
2~7Kg/fcm2
2~7Kg/fcm2
2~7Kg/fcm2
2~7Kg/fcm2
2~7Kg/fcm2
外型尺寸
400×650×
400×650×
400×650×12000
400×650×
400×650×12000
12000
12000
12000
重量
75Kg
75Kg
75Kg
75Kg
75Kg
型号
SR1815
SR2215
SR2615
SR3215
SR4215
工作频次
15KHZ
15KHZ
15KHZ
15KHZ
15KHZ
功
率
1800W
2200W
2600W
3200W
4200W
工作电压
220V50HZ
220V50HZ
220V50HZ
220V50HZ
220V50HZ
工作行程
100MM
100MM
100MM
100MM
100MM
工作气压
2~8Kg/FCM2
2~8Kg/FCM2
2~8Kg/FCM2
2~8Kg/FCM2
2~8Kg/FCM2
外型尺寸
410×620×1150
410×620×1150
410×620×1150750×1020×2000
750×1020×2000
重
量
75Kg
75Kg
75Kg
750Kg
750Kg
结构
本机器由超声波发生器、超声换能系统、程序控制及气动机架系统几部分构成
A:
组件名称(见附图
1)
(1)起落速度
(2)焊接时间
(3)保压时间
(4)气压表
(5)调压器
(6)超声测试开关
(7)焊头起落开关
(8)触发开关机构
(9)分水器
(10)机体固定把手
(11)起落手轮
(12)换能器固定座
(13)换能器固定螺丝
(14)二级杆
(15)焊头
(16)触发开关
(17)急停开关
(18)限位螺栓
(20)电源开关
(21)过载指示灯
(22)超声测试开关
(23)负载电流表
(24)调频电感
(25)散热风口
(26)控制插座
(27)超声输出插座
(28)保险丝座
(29)电源线进口
(30)振幅调理开关
B:
组件名称及功能
(1)起落速度:
调理此旋钮可调理焊头上下的速度,顺时针旋转减速、反之加快。
(2)焊接时间:
此旋钮为一波段开关,实为一可调电阻,调理超声波焊接的时间。
(3)保压时间:
此旋钮同焊接时间旋钮同样,用于调理超声波发射完后,塑料件固化
的时间。
(4)气压表:
指示工作气压。
(5)调压器:
用于调理工作气压,将旋钮拔出即可调理,调好后再压入即可。
(6)超声测试开关:
轻触开关,即可发送超声波,一般用于检测超声波能否正常。
(7)焊头起落开关:
主要用于校正模具,该开关为自锁开关,按下后需重按还原。
(8)触发开关机构:
用于控制自动程序下超声波的触发,如该机构是时间继电器,则
表示从触发开始到超声波发出之间的延不时间;如该机构是拔盘,则是压力触发,调理拔盘,即可获取有关的触发压力。
(9)分水器:
用于分别压缩空气中的水分,请在积水半满时将杯底针向上压,以排出
积水。
(10)机体固定把手:
用于固定上部机架。
(11)起落手轮:
将(10)松开后即可调整机架高低。
(12)换能器固定座:
用于固定换能器系统。
(13)换能器固定螺丝:
(14)二级杆:
又叫增幅器,用于放大换能器输出振幅。
(15)焊头:
又叫焊模,将超声波能量传至工件。
往常为谐振频的半波长,资料多为钛合金或铝合金,铝合金焊头易在工作物上留下氧化物,能够电镀或使用防热塑料膜来防备。
*注意*焊头不可以够任意改正,不然会改变其谐振频次及机械强度,简单致使换能器或电器零件破坏。
(16)触发开关:
两边开关同时触发,可实现正常程序。
(17)急停开关:
该开关为自锁开关,一经触发,则焊头不可以降落。
如触发后应旋钮
复位,便于程序运作。
(18)限位螺栓:
调理螺栓上螺母地点,可限制焊头降落的高度,控制塑料件熔接深
度。
(20)电源开关:
翻开此开关后,电源导通,指示灯亮,电扇开始运行。
(21)过载指示灯:
当本机超声波振动异样时,此灯会亮,并停止发振。
(22)超声测试开关:
触发即有超声波发生,用于查验声波能否正常。
(23)负载电流表:
空载时,表示焊头谐振的程度,(指针越低越好,视焊头与输出段数而异,往常在5%~15%或300MA~900MA之间)负载时表示输出功率的大小。
(视工件而定)。
(图见下页)
(24)调频电感:
调理电路部分的工作频次与机械振动谐振频次相般配。
(详尽步骤,请参照操作要领。
)
(26)控制插座:
利用电缆连结,传输控制回路信号。
(27)超声输出插座:
利用电缆连结,将高压电信号传输给换能器。
(28)保险丝座:
容纳保险丝。
(30)振幅调理开关:
选定适合的焊头输出振幅,以配合工作之要求,该开关只有三档,其他皆为空档,且只有15KHz机型才有。
操作要领:
1、机器工作原理:
将220V/50HZ的电源供电,转变为20KHz或15KHz的高压电能,利用换能器变换成机械能,机械振动经二级杆放大经焊头传达至被加工物,利用空气压力,产生工件接触面加压摩擦熔接的成效。
2、安装程序:
A:
将机架上的三根电缆分别接入底座和发生器的插座上,并拧紧。
B:
安装好换能器系统,并拧紧固定螺丝。
C:
调整机架高度并拧紧机体固定把手。
D:
察看底座上急停开关能否复位,如未,请复位。
E:
连结好气源及电源,并接好
地线。
F:
将焊头与二级杆之间的接触面擦抹洁净,在两个端面上涂抹少量硅油或黄油,将
螺杆拧入焊头一边拧紧,而后将焊头与二级杆这宰用螺杆连结,并用板手锁紧。
G:
操作前,请务必做超声检测,以确立发生器频次与换能器系统机械谐振频次一致。
特别是改换焊头或改变输出振幅以后,不行大意。
H:
假如检修了声焊机电路等部分,先要测试试看电路能否正常,为防备瞬时击穿内
部大功率管,可先开一下电源开关而后立刻封闭(给内部电容充一次电),而后按一下超声测试按钮,听声波能否正常,看负载表电流能否过大。
3、超声波检测:
为了达到最正确的使用成效并保护本机的性能,调整发生器与换能器系统的谐振,非
常重要。
A:
调谐前,保证焊头与二级杆之间必需锁紧。
调谐时,焊头不要接触其他物件。
B:
翻开电源开关,此时电源指示灯亮。
C:
按下超声波测试开关,并凝视负载表,(如电流表指针超30%或超出2A,则按下超声测试开关的时间要特别短),调整调谐电感,左右旋转直到负载电表批改在最小位
置,往常在5%-15%或300MA-900MA之间。
D:
因本机设有卡位,所以调谐电感的调整范围只有360度,如焊头的频次同20KHZ
或15KHZ相差较远时,需翻开机盖,打开固定位进行调整。
*注意*
(1):
调整调谐电感时,负载表电流大小变化,并不是表示功率输出大小,只表示发生器与换能器系统谐振程度,(电流越小,谐振越好)。
如需要较大振幅输出,可改变二级杆的品种。
(15KHz机还可调整振幅调理开关,但不行在有超声波时调整振幅调理开关,以防高压电击。
)
(2):
负载表空载时,表示谐振程度;带负载时,表示输出能量。
(3):
调谐时,如过载指示灯亮,应立刻松开测试开关,过5秒钟以后,调整调谐电感,再做超声波检测。
(4):
正确的调谐特别重要,假如没法达到正常状况,请参照故障检测表,不行牵强使用,免得破坏机器。
4、校模:
为达到高的生产效率,焊头与塑料件之间的距离应尽量缩短但仍需留有足够的空间方便取放塑料件。
1、将塑料件放在底座中调整气压在2Kg左右,利用焊头起落开关来使上下摸瞄准。
2、选择适合的焊头与塑料件之间的距离锁紧机架固定把手。
3、调整限位螺栓使焊头降落压紧塑料件以后仍有左右的空间。
(关于焊接深度要
求较高的塑料件,此空间相应加大)。
4、调整焊接、保压时间、气压、试焊样件。
5、察看样件,如发现焊接不平均,则需要细调底座的均衡,一般原则为焊接部位熔接
越厉害,则应调低,在底座相反地点垫上纸片等抬高底座对应地点,使塑料件与焊头符合优秀。
6、
(附记):
影响塑料件超声加工的要素以下:
(1)、接触面的设计
(2)、焊接线的设计(3)塑料材质
(4)塑料件外形和尺寸
(5)焊接面与焊头之间距离
(6)焊头的设计
(7)焊头的振幅
(8)校模的正确性
(9)焊接压力、时间参
数的选择
5、超声波焊接操作步骤
1、选择振幅、二级杆
2、调谐频次
3、校模
↓
设定气压,焊接时间
保压时间等参数
↓
试焊
↓
1
、调低气压
负载正常
过载
→2
、减小延缓时间
→
↓
3
、降低振幅段数
查验产品
4
、改用较大功率机型
优秀
不良
过熔时
1
、减小熔接时间,压力
2
、降低振幅段数
焊接不够
1
、增添熔接时间或气压
2
→
、增添振幅段数
确立所
3
、改用较大功率机型
有参数
1
、选择较大比率二级杆
故障清除
(1)焊接故障
现象
原因
解决方法
熔接过分
输入塑料件能量太多
1、降低气压
熔接不足
熔接成效
不一致
非熔接面损害
塑料件开裂、
震断
塑料件
表面穿孔
现象
翻开电源无显示
超声波测试无电
流显示
起声波测试电流
偏大、过载
2、减少焊接时间
3、降低振幅段数
4、改换低倍数二级杆
输入塑料件能量太少1、增添气压
2、加长焊接时间
3、增大振幅段数
4、改换高倍数二级杆
5、使用较大功率的机型
1、注塑模变化1、检查注塑模能否磨损
2、使用水喉料或次料2、改良所用资料
3、填加物比率变化3、固定填加物成份
1、焊头与塑料接触面不符合1、维修焊头与底模使之与塑料件符合
2、超声波集中损害2、维修焊头在有关地点避空
1、超声波振幅过大1、选择低倍数二级杆
2、塑料件强度不够2、减少输出振幅
3、塑料加增强筋或加厚
1、超声波振幅不够,超长时间焊接1、提升输出振幅,减少焊接时间,有必
所致需时改换较大功率的机型
2、超声波集中损害2、焊头相应地点避空
3、塑料件增强厚度或加增强筋
(2)机器故障
原因解决方法
保险丝熔断1、检查功率管能否短路
2、改换保险丝
1、功率管烧毁改换有关烧毁零件
2、高压电容烧毁
3、继电器控制线路部分有故
障
1、焊头没锁紧或有裂纹改换有关零件
2、若不带焊头,电流大,此
换能器或二级杆老化或
有裂纹
3、功率管特征有变异或烧
毁
4、功率放大电路部分有故
障
1、气压偏高
1、调低气压
焊接时电流偏
2、焊头过大,冲击电流大
2、使用较大功率机型
大、过载
3、触发压力高,延缓时间长
3、调低触发压力,减少延缓时间
4、二级杆变比偏高
4、换用低倍数二级杆
1、急停开关未复位
1、将急停开关复位
触发触发开关焊
2、触发开关不可以同时触发
2、检测使两个触发开关能同时触发
头不落
或此中一个接触不良
3、检测程序板清除故障,一般为
IC问题
3、程序控制板有问题
触发触发开关后,超声时间特别长或许保压时间特别长
触发触发开关后,超声波不可以触发
焊接时间或保压时间波段开调整波段开关触点,使之接触优秀
关断路
1、压力触发开关破坏1、改换压力触发开关或小弹簧
2、程序板有问题2、检测程序板清除故障,一般为IC问题
超声波原理:
我们知道正确的波的物理定义是:
振动在物体中的传达形成波。
这样波的形成一定
有两个条件:
一是振动源,二是流传介质。
波的分类一般有以下几种:
一是依据振动方
向和流传方素来分类。
当振动方向与流传方向垂直时,称为横波。
当振动方向与流传方
向一致时,称为纵波。
二是依据频次分类,我们知道人耳敏感的听觉范围是
20HZ-20000HZ,所以在这个范围以内的波叫做声波。
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。
波在物体里流传,主要有以下的参数:
一是速度V,二是频次F,三是波长λ。
三者
之间的关系以下:
V=Fλ.。
波在同一种物质中流传的速度是必定的,所以频次不一样,波
长也就不一样。
此外,还需要考虑的一点就是波在物体里流传一直都存在着衰减,流传的
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。
1、超声波在塑料加工中的应用原理:
塑料加工中所用的超声波,现有的几种工作频次有15KHZ,18KHZ,20KHZ,40KHZ。
其原理是利用纵波的波峰位传达振幅到塑料件的空隙,在加压的状况下,使两个塑料件或其他件与塑料件接触部位的分子互相撞击产生消融,使接触位塑料熔合,达到加工目的。
2、超声波焊机的构成部分和原理
超声波焊接机主要由以下几个部分构成:
发生器、气动部分、程序控制部分,换能器部分。
发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转变为高频(比如20KHZ)的高压电波。
气动部分主要作用是在加工过程中达成加压、保压等压力工作需要。
程序控制部分控制整部机器的工作流程,做到一致的加工成效。
换能器部分是将发生器产生的高压电波变换成机械振动,经过传达、放大、达到加工表面。
此刻国内应用许多的发生器一般有两种:
一种是以美国BRANSON企业为代表,所
采用的桥式功放电路,保护电路采用相位保护,工作频次一般为20KHZ。
其长处是电变换效率高,弊端是频次调理电感调理范围窄,频次追踪性能较差。
另一个弊端是功率不
可能做得很大,最大也就是3KW左右;另一种是台湾型机器,广泛采用B类功放、过流保护、桥式反应。
长处是功率能够做得较大(如),频次追踪性能好,大功率状况下一般采用15KHZ的工作频次。
弊端是电转变效率较低,15KHZ的工作频次是人耳所能听到的,反应出噪声较大;此外还有瑞士、德国、日本的采用频次自动追踪技术的机器。
因其价钱较高,国内其实不常有。
换能器部分由三部分构成:
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)。
①换能器(TRANSDUCER):
换能器的作用是将电信号变换成机械振动信号。
将电信号变换成机械振动信号有两种物理效应能够应用。
A:
磁致伸缩效应。
B:
压电效应的反效应。
磁致伸缩效应在初期的超声波应用中较常使用,其长处是可做的功率容量大;
弊端是转变效率低,制作难度大,难于大量量工业生产。
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宽泛采用。
压电陶瓷换能器拥有变换效率高,大量量生产等长处,弊端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,经过螺杆密切连结而制成的。
往常的换能器输出的振幅为10μm左右。
②变幅杆(BOOSTER):
变幅杆自己就是一条金属柱,经过形状的设计,能够将换能器传达过来的振幅进行放大,达到加工塑料件所需能量振幅,相当于加热的温度,如我们常用的ABS、AS塑料所需的加工振幅为20μm左右;尼龙、聚丙稀所需的加工振幅为50μm左右。
③焊头(HORN):
焊头的作用是关于特定的塑料件制作,切合塑料件的形状、
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次的半波长,所以它们的尺寸和形
状均要经过特其他设计;任何的变动均可能引致频次、加工成效的改变,它们需专业制
作。
耐用依据所采用的资料不一样,尺寸也会有所不一样。
适合做超声波的换能器、变幅杆
和焊头的资料有:
钛合金、铝合金、合金钢等。
因为超声波是不断地以20KHZ左右高频
振动的,所以资料的要求特别高,其实不是一般的资料所能蒙受的。
4、超声波焊接机的参数及调理方法:
一般的超声波焊接机上有以下的参数是能够调理的:
A:
超声波发生器上的调谐旋钮:
这是超声波焊机最重点的一个调理旋钮。
其调理
目的是使超声波发生器所发出的高压电信号频次同换能器部分的机械谐振频次一致。
方
法是轻触测试开关、左右布防该旋钮,使负载指示的电流为最小,即可达成调谐步骤。
B:
振幅档:
此旋钮有些机种上没有这个旋钮,其功能是经过调理发生器的输出电
压,达到高速输出振幅的目的。
C:
气动部分:
包含调速器、气压调理旋钮。
调速器用于调理气缸的上、下速度。
气压调理旋钮调理工作气压。
D:
熔接时间(WELDTIME):
用于调理超声波发射的时间,一般的塑料件熔接时间
为以下,往常超出熔接时间均可视作失败熔接(可视作振幅不够,或设计不合理)。
E:
保压时间(HOLDTIME):
保压时间相当于加工塑料件以后的固化时间,往常假如塑料件的固定位设置得好,此时间可不用考虑,假如塑料件内部有弹簧等零件,该时
间应相应调长。
F:
触发调理:
触发调理有两种方式,一种是延时触发。
这类调理一般指示为延缓时间(DELAYTIME)。
其所指为从触发机器开始到超声波发射为止的时间。
经过调理,可
实现先发射超声波再熔接,或先压紧塑料件再触发超声波。
另一种是压力触发。
这类触
发方式常有于美国BRANSON形式的超声波焊接机中,其原理是调理压紧塑料件的力度
来触发超声波。
关于较大的塑料件,为防备起振失败,多采用先触发超声波再熔接,或
以较小的触发力度。
5、塑料件资料对超声波焊接的影响
超声波在塑料件中流传,塑料件或多或少对超声波能量有汲取和衰减,进而对超声
加工成效产生必定的影响,塑料一般有非晶体资料之分,按硬度有硬胶和软胶之分,还
有模数的划分,平常地来说,硬度高,低熔点的塑料超声加工性能优于硬度低、高熔点
的塑料。
所以,这就涉及到超声波加工距离的远近问题,详见第7节远、近距离焊接。
6、塑料件的加工条件对超声焊接的影响
塑料件经过注塑、挤压或吹塑等的不一样加工形式以及不一样的加工条件都会形成对超
声焊接产生必定影响的要素。
A:
湿度缺点:
湿度缺点一般在制作有条纹或松散的塑料件过程中形成,湿度缺点
在焊接中衰减实用能量,使密封位渗水,加长焊接时间,所以湿度高的塑料件在焊接前要作烘干办理。
如聚甲醛等。
B:
注塑过程的影响:
注塑过程参数的调整会引致以下缺点:
①尺寸变化(缩短、曲折变形)
②重量变化
③表面损害
④一致性不好
C:
保留期:
塑料件注塑加工出来后,一般最少搁置24小时后,再进行焊接,以消
除塑料件自己应力、变形等要素。
无定形塑料经过注塑出来的塑料件可不按此要求。
D:
重生塑料
重生塑料的强度比较差,对超声波焊接适应性也较差,所以如用重生塑料,各样设
计尺寸均要酌情加以考虑。
E:
脱模剂和杂质
脱模剂和杂质对超声波焊接有必定的影响。
固然超声波加工时可将加工表面的溶剂、
杂质等震开,但关于要求密封、或在高强度的状况下,应尽可能去除。
在有些状况下,
先冲洗塑料件是必需的。
7、塑料件的设计
现代注塑方式能有效供给比较完满的焊接用塑胶件。
当我们决定用超声波焊接技术达成熔合时,塑料件的构造设计一定第一考虑以下几点:
①焊缝的大小(即要考虑所需强度)
②能否需要水密、气密
③能否需要完满的外观
④防止塑料消融或合成物的溢出
⑤能否适合焊头加工要求
焊接质量能够经过下边几点的控制来获取:
①材质
②塑料件的构造
③焊接线的地点和设计
④焊接面的大小
⑤上下表面的地点和松紧度
⑥焊头与塑料件的接触面
⑦顺畅的焊接路径
⑧底模的支持
为了获取完满的、可重复的熔焊方式,一定依据三个主要设计方向:
①最先接触的两个表面一定小,以便将所需能量集中,并尽量减少所需要的总能量
(即接时间)来达成熔接。
②找到适合的固定和对齐的方法,如;塑料件的接插孔、台阶或企口之类。
③环绕着连结界面的焊接面一定是一致并且互相密切接触的。
假如可能的话,接触面尽量在同一个平面上,这样可使能量变换时保持一致。
下边就对塑料件设计中的重点进行分类举例说明:
整体塑料件的设计
塑料件的构造
塑料件一定有必定的刚性及足够的壁厚。
太薄的壁厚有必定的危险性,超声波焊接
时是需要加压的,一般气压为2-6Kgf/cm2。
所以塑料件一定保证在加压状况下基本不变
形。
罐状或箱形塑料等,在其接触焊头的表面会惹起共振而形成一些集中的能量聚焦点,
进而产生烧伤、穿孔的状况(如图1所示),在设计时能够在罐状顶部做以下考虑:
图1带尖角图2
带圆弧过渡
1、加厚塑料件2、增添增强筋3、焊头中间地点避空
尖角
假如一个注塑出来的零件出现应力特别集中的状况,比方尖角位,在超声波的作用下会产生折
裂、消融。
这类状况可考虑在尖角位加R角。
如图2所示。
塑料婉转的隶属物
注塑
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- 超声波 焊接 使用 指导书