超声波塑料熔接技术前瞻

超声波焊接进展

在最初的电源设计中，将电气元件调至机械系统(换能器、变幅杆、焊头)的谐振频率很重要。由于焊接循环过程中发热和零件与焊接套件耦合作用的结果，谐振频率通常会随着时间稍微变化，因此在整个焊接循环过程中通常难以找到系统适当运作的单一频率。在新式装置中，电源不仅能在启动时自调节，而且能在单个循环过程中跟踪频率而不需操作者介入。此外，新电源能够通过数字控制改变振幅，这样操作者可以在不必拆下焊接套件和更换变幅杆的情况下改变焊接振幅。

业已证实以热历程和焊接阶段为基础改变焊接过程中的振幅可以提高焊接质量。例如，通过降低焊接循环末期的振幅(振幅分阶)，可减少发热和非结晶性塑料的剪切稀化(shear thinning)，提高焊缝强度及减少焊接飞边。此外，由于剪切稀化减少，分子流动性增加，造成焊缝界面焊合程度提高。与此类似，力分阶方法能提高结晶性塑料的焊缝强度。结晶性塑料的振幅分阶不太有效，因为同非结晶性塑料相比它们的粘度对温度的敏感性要低得多。

最近，新型换能器能够产生多达6kW(2O和 15kHz)的功率，因而功率限制不再是个问题，这允许更大的焊接应用。此外，多个换能器可以成组并联驱动一个焊头以获得更大的功率容量。

已经证实通过使用数字位移编码器和能改变焊接压力与行走距离的伺服驱动传动装置提高焊缝质量的一致性是可行的。其它传动装置设计使用的是步进电机驱动。在最近几年里通过使用刚性支座变幅杆，焊接套件的位移控制也得以改善。过去变幅杆位于节点处的夹紧环用0形橡胶圈使焊接套件与压力作用器组件隔离。但0形圈允许偏移及造成焊缝不一致。在可能出现这个问题的场合，专门设计的变幅杆用可大大减少偏移的金属偏转环替代0形橡胶圈以降低焊缝的不一致性。

此外，许多新型产品具有内置统计过程控制和自诊断功能以便在需要维修或防止电源故障时通过因特网自动与制造商联系。