Come viene generato il calore della saldatrice a ultrasuoni?

La tecnologia di saldatura a ultrasuoni presenta i vantaggi di economia, affidabilità e facile integrazione dell'automazione ed è una tecnologia comune per la saldatura della plastica.

A differenza delle fonti di calore tradizionali che generano calore a diretto contatto con la plastica, le connessioni in rame ad ultrasuoni generano calore mediante spruzzatura.

1. Ampiezza, frequenza e lunghezza d'onda

Nella saldatura a ultrasuoni, le onde longitudinali si propagano ad alte frequenze, provocando vibrazioni meccaniche di bassa ampiezza. L'energia elettrica della saldatrice viene convertita in energia meccanica per il movimento alternato. Per comprendere la relazione tra ampiezza, frequenza e lunghezza d'onda e come si relazionano alla generazione di calore, dobbiamo identificare i componenti principali di una saldatrice a ultrasuoni.

I componenti principali di una saldatrice ad ultrasuoni sono una fonte di alimentazione, un trasduttore, un modulatore di ampiezza (a volte chiamato convertitore di ampiezza) e una testa di saldatura. Il generatore converte un alimentatore da 50-60Hz con una tensione di 120V/240V in un alimentatore da 20-40khz con una tensione di 1300V. Questa energia viene immessa nel sensore, che converte l'energia elettrica in vibrazioni meccaniche utilizzando una ceramica piezoelettrica a forma di disco che produce uno spostamento di deformazione quando viene attraversata da una corrente ad alta frequenza.

Il trasduttore trasmette la vibrazione al modulatore di ampiezza. Il modulatore di ampiezza amplifica l'ampiezza delle onde ultrasoniche e continua a trasmetterle alla testa di saldatura. La punta di saldatura continua ad amplificare l'ampiezza delle onde ultrasoniche ed entra in contatto con la parte.

The energy is transferred to the welding rod locations of the two parts of the assembly. Since the electrode is designed to be a point where energy is concentrated, friction generates heat under pressure. Heat is generated by friction between the upper and lower surfaces of the material and between the molecules within the material. The heat from the friction melts the upper and lower parts and joins them together at the welding location.

2. Know the heating rate

For the same material, three factors determine the heating rate: frequency, amplitude and welding pressure. For existing devices such as 15Khz, 20Khz, 30khz or 40Khz, the frequency is fixed. Therefore, the heating rate can usually be changed by the welding pressure. In general, the higher the pressure, the faster the heating rate. Also, you can change the amplitude, just like the pressure, the higher the amplitude, the faster the heating.

Of course, excessive pressure and amplitude can also adversely affect weld quality, such as material degradation, leaks, cracks and spills. Therefore, ultrasonic welding requires a process of process parameter optimization. After the welding process parameters are determined, the welding process can achieve stable output of high speed and high strength. This is why ultrasonic welding is widely used in mass production.

3. Time, distance, power and energy

The heat required for welding depends on the material type, weld design and equipment specifications. The traditional thermal control method is welding according to the time mode, that is, welding for a certain time, such as 0.2-1s (generally less than 1s). However, today's ultrasonic welding equipment often also allows setting and monitoring of welding distance, power and energy. Properly trained operators can also adjust parameters for consistent welding results based on actual conditions and different materials. This also greatly improves the flexibility and reliability of welding.