压电陶瓷换能器的品质分析

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    点击次数:950 更新时间:2019年08月13日15:28:44 打印此页 关闭
     超声波塑料焊接是超声波塑料焊接设备在塑料焊接领域设计开发的焊接设备 ,业内简称为超声波塑焊机,是利用超声波发生器输出高频超声电能给超声振动系统,其振动系统中的超声换能器将超声频电能转换成纵向振动的机械能,并通过变幅杆将震动位移振幅扩大并传给焊头(工具头或上声极),在静压力共同的作用下,将被压的热缩型塑料件,化纤织物,高导电金属件,导线等连接起来。
        超声焊接的焊接原理可分为超声塑料焊接和超声金属焊接两类,前者为声抗抗焊接,共焊头静压力与焊头振动方向平行,并与焊件垂直。他通过高频摩擦使被焊件温升、变形,塑性流动,它是一种特殊的固相连接。
        超声波焊接机在焊接塑料制品时,既不要添加任何连接剂填充或溶剂,也不消耗大量热量,且具有操作简便,焊接速度快,焊接强度高,生产效率高等优点。
        超声波塑料焊接是从超声波金属焊接发展起来的,50年代发现的超声波金属焊接,已广泛应用于集成电路引线焊接,近年来用于塑料、金属、复合管的焊接,很有发展前途,由于工艺上的突出优点更为广泛应用的是热缩型塑料的焊接。焊接设备除传统的切向与纵向的振动外,还发展了扭转和多系统的复合振动。焊接方式由层叠焊,搭接焊接发展到端面对接焊,功率容量达到50千瓦,我国于50年代开发大功率超声的研究与研究,超声加工清洗,焊接粉碎和乳化的应用为先导,进而研究磁致伸缩换能器,压电换能器和**哨。
        60年代以后,集中研究夹心式压电陶瓷换能器,用等效网络建立一维理论。我国在变幅杆方面的研究处于世界前列,对于超声焊接50年代开始进行对超声金属材料焊接应用研究,包括点焊缝焊和集成电路引线焊接。近十年来主要生产超声塑料焊接设备,已得到广泛应用。
        目前对超声波塑料焊接的研究主要集中在对功率超声高分子材料焊接机及其组件,焊接过程控制模式,焊接工艺参数,焊接过程中,塑料分子运动等方面。如国内的铭扬超声波,针对超声波焊接大批量生产中,由于焊接工艺参数波动,接头质量的一致性差的问题,提出了超声能量模式控制技术,对保证产品质量的稳定性具有重要意义。因为目前的超声波焊接机都采用时间控制模式,这种模式首先选设定超声时间,超声时间结束,无论焊接好坏,均停止超声,且以焊接时间作为质量控制的关键参数。时间控制模式的焊接质量很不稳定,实际上超声波塑料焊接的质量与输入到焊接件的能量有直接关系
        如果对焊接过程中输入到焊接件的能量直接控制形成良好接头的能量达到后停机,可大大提高焊接质量的稳定性,随之,超声波焊接过程中的电参数测量和超声波焊接机的控制技术已成为研究内容。铭扬超声波还提出了焊接过程的变压力控制技术,实现整个焊接过程中压力的上佳控制,在焊接融化过程中及保压凝固的不同阶段,给出合适的焊接压力,从而提高了接头的组织性能和外观质量。在塑料超声焊接机理方面,建立了描述焊接过程的接头融化状态的物理模型。为焊接过程的自适应控制奠定了基础。
        在超声波塑料焊接的机理方面,铭扬超声波也进行了比较多的研究,从塑料分子的角度分析研究了焊接接头的融化状态,融化膜的厚度计算模型以及影响接头,超声波塑料焊接机埋和工艺实例研究质量的因素。并对焊接聚乙烯塑料的温度场进行了模拟和检测,为超声塑料焊接的机理作了大量的基础工作。
        国内的很多大学也进行了塑料超声焊接,声学系统设计及质量检测方法研究,还有科研人员进行,进行了变幅杆振动能量传输性能的研究,推动了超声波塑料焊接技术的发展。国外对超声波塑料焊接主要集中在日本和美国。日本提出了超声波塑料焊接,中采用高频振动系统和扭转振动系统和双频振动系统,这样能够提高焊接质量;,美国研究人员通过检测,散射在空气的超声信息来判断焊接质量,通过观察焊接过程中的塑料分子的运动来研究超声波塑料焊接机机理,还在超声波焊接的控制方面进行了不少的研究,美国和瑞士在超声波焊接设备的技术上领先其他国家。
        对超声波塑料焊接应用方面的研究,主要在医药汽车建筑和包装行业。除了一般的两塑料件的焊接外,还研究采用超声波塑料焊接进行铆接、埋植、切割、成型、封口等。在塑料模具设计制造过程中使用焊接工艺更能体现出该工艺的优越性,将大件的产品分成几个零件,然后通过焊接工艺组合。这样既简化了模具制造工艺,又降低了模具制造费和周期,又利于高效率的自动化生产,还研究把超声波塑料焊接用用在复合材料的焊接上面。
        在超声波焊接工艺方面的研究,主要集中于塑料焊口设计,焊头设计及焊接工艺参数的研究。对一般塑料零件的对接焊接,对界面要有一定能量导向部分,以使焊接质量达到上佳状态。但对能量导向部分的机理和作用还不是很清楚。超声塑料焊接时,焊接质量主要受到超声时间超声压力,保持压力时间的影响,同时还受到环境温度,政府材料,焊接形状等因素的影响。因此要研究各种影响因素对焊接质量的影响程度,以及提高焊接质量所采取的措施。
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