1 超聲波發(fā)生器

 

    超聲波發(fā)生器的作用是將工頻電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l電壓。微處理器經(jīng)由用戶界面控制焊接循環(huán)和反饋關(guān)鍵焊接信息給用戶。用戶界面也允許操作人員輸入所需的焊接參數(shù)。

 

    2 焊接套件 (welding stack)/ 聲能系統(tǒng)焊接套件提供超聲機(jī)械振動(dòng)，一般由換能器、變幅桿、焊頭三部分組成，在變幅桿中部固定在焊接壓力機(jī)上。焊接套件是有點(diǎn)類似音叉的諧振器。焊接套件的諧振頻率必須緊密匹配來(lái)自發(fā)生器的電信號(hào)的頻率（相差少于 30 Hz）。

 

    2.1 換能器

    通過(guò)逆壓電效應(yīng)將來(lái)自于發(fā)生器的超聲頻電壓轉(zhuǎn)化為同頻率的超聲機(jī)械振動(dòng)。它由夾于兩金屬（通常是鈦）塊之間的若干壓電陶瓷片組成。片與片之間有一薄金屬板形成電極。在正弦電信號(hào)經(jīng)由電極提供給換能器時(shí)，壓電片膨脹和收縮，產(chǎn)生 15~20 μm 的軸向峰到峰運(yùn)動(dòng)。換能器是精密設(shè)備，應(yīng)小心處理。

 

    2.2 變幅桿

    變幅桿有兩個(gè)作用。其主要作用是放大換能器端部產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)并將振動(dòng)傳給焊頭。另一作用是提供固定套件于焊接壓力機(jī)上的位置。在換能器施加超聲能量時(shí)，變幅桿也膨脹和收縮。與焊接套件中的其它零件一樣，變幅桿是調(diào)諧裝置，因而它也必須在特定頻率共振以便將超聲能量從換能器傳至焊頭。為了有效地發(fā)揮作用，變幅桿必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。一般為半波長(zhǎng)。

 

    2.3 焊頭

 

    焊頭是焊接套件中向待焊零件提供能量的部分。與變幅桿一樣，焊頭也是調(diào)諧裝置，在大部分應(yīng)用中也提供機(jī)械放大，焊頭的長(zhǎng)度必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)

的整數(shù)倍。這保證焊頭端部有足夠的振幅實(shí)現(xiàn)焊接。振幅一般為 30~120 μm。待焊零件和接頭設(shè)計(jì)決定焊頭的尺寸和式樣。焊頭的形狀至關(guān)重要，因?yàn)楹割^的軸向膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)在高振幅情況下造成開(kāi)裂。在某些應(yīng)用中，焊頭加工有多個(gè)軸向狹槽。這是為了確保最大振幅位于縱向。焊頭端部將超聲能量傳給待焊零件。端部應(yīng)專門(mén)設(shè)計(jì)以匹配零件來(lái)確保焊頭和零件之間實(shí)現(xiàn)最大能量傳遞。通常焊頭端部做成匹配零件輪廓的型材。

為防止產(chǎn)生壓痕和減少磨損，鋁必須鍍鎳或鉻。在需耐沖擊或耐磨以及焊接填充塑料或者埋植金屬嵌件時(shí)，需用鋼焊頭。鋼焊頭疲勞強(qiáng)度低，只用于低振幅場(chǎng)合。復(fù)雜零件、特型的或大尺寸零件通常需要復(fù)合式焊頭（子母焊頭），這時(shí)基底焊頭采用鋁質(zhì)，鈦或鋼次級(jí)焊頭與基底焊頭相連并引導(dǎo)能量。

 

    3 支撐工裝

 

    超聲波金屬焊接機(jī)由于焊接產(chǎn)品不同，需要更好的焊接各類產(chǎn)品，就需要一些支撐工裝，用于固定工件，實(shí)施更加有效的焊接。