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    【超聲波金屬焊接】分析自動化焊接設備發展趨

    文章出處: 人氣:發表時間:2019-03-21 20:26

      【超聲波金屬焊接】分析自動化焊接設備發展趨勢及市場前景

      1 、超聲波焊接基本技術

      超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面,在加壓的情況下,使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。

      超聲波焊接通過超聲波發生器將 50/60 赫茲電流轉換成 15、20、30 或 40 KHz電能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動,隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部,在該區域,振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能,將塑料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料,還可以加工織物和薄膜。

      線性振動摩擦焊接利用在兩個待焊工件接觸面所產生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下,一個工件在另一個表面以一定的位移或振幅往復的移動。一旦達到預期的焊接程度,振動就會停止,同時仍舊會有一定的壓力施加于兩個工件上,使剛剛焊接好的部分冷卻、固化,從而形成緊密地結合。

      軌道式振動摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法。在進行軌道式振動摩擦焊接時,上部的工件以固定的速度進行軌道運動——向各個方向的圓周運動。

      運動可以產生熱能,使兩個塑料件的焊接部分達到熔點。一旦塑料開始熔化,運動就停止,兩個工件的焊接部分將凝固并牢牢的連接在一起。小的夾持力會導致工件產生最小程度的變形,直徑在 10 英寸以內的工件可以應用軌道式振動摩擦進行焊接。

      2 、行業發展現狀及發展趨勢

      塑料超聲波焊接技術最早在 1956 年由美國人瓊斯等人提出,60 年代美國、瑞士、日本以及英國等國便開始研究這種焊接技術并開始投入實際應用。利用超聲波能量焊接熱塑性塑料在國外已經有四十多年的歷史。近十幾年來,隨著塑料大量應用于實際工程和日常生活、基礎電子工業的發展以及大功率換能器的研制成功,超聲波塑料焊接行業逐漸發展起來。

      隨著塑料工業迅猛發展,塑料焊接技術水平的日益提高和超聲波塑料焊接機的不斷改進,超聲波焊接塑料的應用范圍愈來愈廣泛。應用、推廣超聲波塑料焊技術卓見成效的國外企業有美國 Branson 公司、美國聲能器材公司、日本海上電機株式會社、松下電器、德國 KLN 公司等等,其中尤為突出的要數美國的 Branson公司。他們 1961 年起運用開發制造成的塑料焊接機及已積累的應用經驗在電子、汽車、電器、玩具、家庭用品、包裝、紡織及一般塑膠行業實現了多種熱塑性塑料的超聲波焊接。

      隨著塑料工業的發展,超聲塑料焊接機近 10 年來在我國發展迅速,我國已有幾十家研制超聲波塑料焊接機的單位,大部分集中在珠三角、江浙滬一帶,部分單位是獨資或合資企業,目前部分單位已研制出新一代微機控制的超聲波塑料焊接機,各種焊接參數能自動設定,大大的提高了焊接質量。隨著功率合成技術發展,目前大功率超聲波塑料焊接機也已研制成功,并被應用于大尺寸塑料件的焊接中。

      隨著汽車工業的飛速發展,為了滿足日益變化的市場和個性化需求,降低成本,提高生產效率,汽車制造企業在引進加工中心、工業機器人、快速成形設備、自動焊接、納米加工等新設備、新手段方面已有了長足進步。超聲波塑料焊接技術就早已在德國“大眾”、美國“通用”的汽車生產線上得到廣泛應用,我國的上汽集團、北京汽車等生產廠家也在廣泛采用這項新技術,但國內目前的超聲波焊接研究水平與國外相比還有很大的差距,還須加大力度研究開發超聲波塑料焊接設備,推動超聲波焊接技術在國內汽車制造業中進一步發展。

      3 、超聲波塑料焊接原理及主要組件

      超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時,會產生每秒幾萬次的高頻振動,這種達到一定振幅的高頻振動,通過上焊件把超聲能量傳送到焊區,由于焊區即兩個焊接的交界面處聲阻大,因此會產生局部高溫。又由于塑料導熱性差,一時還不能及時散發,聚集在焊區,致使兩個塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當超聲波停止作用后,讓壓力持續幾秒鐘,使其凝固成型,這樣就形成一個堅固的分子鏈,達到焊接的目的,焊接強度能接近于原材料強度。

      一套超聲波焊接系統的主要組件包括超聲波發生器,換能器/變幅桿/焊頭三聯組,模具和機架 。

      4、超聲波塑料焊接優點

      超聲波塑料焊接具有以下優點:

      (1)焊接速度快,焊接強度高、密封性好;(2)取代傳統的焊接/粘接/熱熔焊接工藝,成本低廉,清潔無污染且不會損傷工件;(3)焊接過程穩定,所有焊接參數均可通過軟件系統進行跟蹤監控,一旦發現故障很容易進行排除和維護。

      5 、超聲波焊接應用市場及前景

      超音波金屬焊接憑借其特有的快捷、高效、清潔和牢固等優點,在各類相關行業中得到了更加廣泛的應用。

      (1)汽車飾件制造行業:超音波焊接設備可通過計算機程序控制來實施對大件和不規則工件的焊接如:保險杠、前后門、燈具、剎車燈等。隨著高等級道路的發展,反光片也越來越多的采用超聲波焊接。

      (2)家電制造行業、消費類電子產品制造行業:通過適當的調整可用于:手提日光燈罩,蒸氣熨門、電視機外殼、收錄音機透明面板、電源整流器、電視機殼螺絲固定座、減蚊燈殼、洗衣機脫水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產品和消費類電子產品。

      (3)包裝業:軟管的封口,特殊打包帶的連接。

      (4)玩具業:采用超音波技術可使產品清潔、高效、牢固,免除使用螺絲、粘合劑、膠水或其他輔助品,能夠降低生產成本,增強企業在市場中的競爭力。

      (5)電子行業:運用自動化方案設計使用戶達到規?;a,同時確保產品之品質需求。

      (6)其他商業用途: 從通訊器材、電腦行業、打印設備到音像制品等,均可采用超音波焊接設備。

    (責任編輯:admin)



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