Квалифицированный ультразвуковой сварочный аппарат состоит из четырех основных компонентов: ультразвукового генератора, преобразователя, усилителя и сварочного рупора. Эти четыре компонента должны быть точно согласованы по частоте. Любое несоответствие может привести к ухудшению качества сварки, перегреву оборудования, срабатыванию сигнализации о расстройке частоты или даже повреждению оборудования.
Ультразвуковой генератор, широко известный как электрический блок управления, является центром управления сигналами всей системы. В современных промышленных ультразвуковых сварочных машинах обычно используются цифровые генераторы автоматического отслеживания частоты, которые могут отслеживать изменения нагрузки в режиме реального времени, автоматически компенсировать изменения частоты и поддерживать стабильное напряжение и амплитуду. Обычно они обеспечивают три основных режима управления сваркой: временной режим, энергетический режим и режим смещения. Генератор преобразует сетевую мощность частотой 50 Гц в высокочастотную ультразвуковую электрическую энергию, а также обеспечивает защиту от перегрузки, защиту от отклонения частоты и защиту от температуры. Он действует как центр управления, помогающий поддерживать стабильные характеристики сварки.
Преобразователь является основным компонентом преобразования энергии. Он состоит из нескольких слоев пьезоэлектрических керамических элементов, сложенных вместе. Благодаря пьезоэлектрическому эффекту он преобразует электрическую энергию в механическую вибрацию, а механическую вибрацию обратно в электрическую энергию. Это один из наиболее точных и чувствительных компонентов всей системы ультразвуковой сварки. Преобразователь должен строго соответствовать указанной рабочей частоте.. 15 Датчики частот 20 кГц, 30 кГц и 40 кГц не взаимозаменяемы. Удары, недостаточное охлаждение, высокие температуры и работа без надлежащей нагрузки могут привести к растрескиванию и выходу керамических элементов из строя.
Усилитель не создает вибрации. Его основная функция – передача и регулировка амплитуды вибрации. В зависимости от требований к сварке усилители можно разделить на усилители,-повышающие амплитуду, стандартные усилители и усилители,-понижающие амплитуду. Трудно-свариваемые-материалы, армированные стекловолокном-волокном-материалы и детали с толстыми-стенками обычно требуют более высокой амплитуды и могут использовать усилитель,-увеличивающий амплитуду. Для прецизионных тонкостенных-деталей и изделий с чувствительными внутренними компонентами может потребоваться меньшая амплитуда, и для них можно использовать усилитель,-снижающий амплитуду. Бустеры обычно изготавливаются из легированной стали и требуют высокой жесткости, низких потерь энергии и стабильных резонансных характеристик.
Сварочный рупор — это рабочий конец, непосредственно контактирующий с изделием. Обычно его изготавливают из алюминиевого сплава, титанового сплава или инструментальной стали. Алюминиевый сплав подходит для прототипирования и обычных мелких деталей. Титановый сплав подходит для долгосрочного-массового производства и обладает высокой усталостной прочностью. Инструментальная сталь подходит для пластмасс с высоким-стеклом-волокном-и высокой-твёрдостью. Сварочный рупор должен быть спроектирован путем моделирования резонанса. Для не-нестандартных продуктов требуются индивидуальные звуковые сигналы. Использование звукового сигнала общего-назначения может легко вызвать неравномерную вибрацию, частичную непрочность сварных швов, а также деформацию, раздавливание или растрескивание изделия.
Согласование резонансов между четырьмя основными компонентами является ключом к стабильным характеристикам ультразвуковой сварки, а также одним из наиболее часто упускаемых из виду аспектов при-пуске оборудования на объекте.
