超聲波塑料焊接機的組成及其作用
超聲波塑料焊接機由氣壓傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)生器、換能器及工具頭和機械裝置等組成。
1 、氣動傳動系統(tǒng)
包括有：過滹器、減壓閥、油霧器、換向器、節(jié)流閥、氣缸等。
工作時首先由空壓機驅(qū)動沖程氣缸，以帶動超聲換能器振動系統(tǒng)上下移動，動力氣壓在中小功率的超聲波焊接中氣壓根據(jù)焊接需要調(diào)定。
2 、控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)由時間繼電器或集成電路時間定時器組成。主要功能是：一是控制氣壓傳動系統(tǒng)工作，使其焊接時在定時控制下打開氣路閥門，氣缸加 壓使焊頭下降，以一定壓力被焊物件，當(dāng)焊接完后保壓一段時間，然后控制系統(tǒng)將氣路閥門換向，使焊頭回升復(fù)位；二是控制超聲波發(fā)生器 工作時間，本系統(tǒng)使整個焊接過程實現(xiàn)自動化，操作時只啟動按鈕產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖，便能自動地完在本次焊接全過程。整個控制系統(tǒng)的順序是 ：電源啟動一觸發(fā)控制信號 氣壓傳動系統(tǒng)，氣缸加壓焊頭下降并焊觸發(fā)超聲發(fā)生器工作，發(fā)射超聲并保持一定焊接時間 去除超聲發(fā)射 繼續(xù)保持一定壓力時間 退壓，焊頭回升 焊接結(jié)束。
3 、超聲波發(fā)生器
1 ） 功率較大的超聲波塑料焊接機，發(fā)生器信號采用鎖相式頻率自動跟蹤電路，使發(fā)生器輸出的頻率基本上與換能器諧振頻率一致。
2 ） 功率在 500W 以上的超聲波塑料焊接機所用發(fā)生器采用自激式功率振蕩器，也具有一定的頻率跟蹤能力。
4 、超聲波塑料焊接機使用的聲學(xué)系統(tǒng)
1 ） 換能器
超聲波塑料焊接機用的聲學(xué)系統(tǒng)包括三個部分： 1 驅(qū)動部分 2 固定部分 3 工作部分。在以上三個組成部分中，驅(qū)動是核心，一般采用螺栓夾緊 的縱向振動換能器，其中半波長縱向振子與四分之一的波長縱向振子，半波長縱向振與半波長聚能器相連接組成一個全波長塑料焊接換能器，而 四分之一波長縱向振子與四分之一波長聚能器相連，組成一個半波長換能器。
2 ） 工具頭
對不同的焊接對象需要有不同工具頭，不管是近場焊接還是傳輸焊接，只有半波長的工具頭才能使焊接端面達到的振幅。
工具頭，有帶振幅放大的和不帶振幅放大的兩種，塑料焊接機用聲學(xué)系統(tǒng)工具頭，所用材料通常為鋁合金，其端面鍍硬質(zhì)合金，功率較大時也有 用鈦合金材料制成的，該材料疲勞強度比鋁合金高一倍多。
1、 超聲波在塑料加工中的應(yīng)用原理：
塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)有的幾種工作頻率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。 其原理是利用縱波的波峰位傳遞振幅到塑料件的縫隙，在加壓 的情況下，使兩個塑料件或其它件與塑料件接觸部位的分子相互撞擊產(chǎn)生融化，使接觸位塑料熔合，達到加工目的。
2、 超聲波焊機的組成部分和原理
超聲波焊接機主要由如下幾個部分組成：發(fā)生器、氣動部分、程序控制部分，換能器部分。
發(fā)生器主要作用是將工頻50HZ的電源利用電子線路轉(zhuǎn)化成高頻（例如20KHZ）的高壓電波。
氣動部分主要作用是在加工過程中完成加壓、保壓等壓力工作需要。
程序控制部分控制整部機器的工作流程，做到一致的加工效果。
換能器部分是將發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電波轉(zhuǎn)換成機械振動，經(jīng)過傳遞、放大、達到加工表面。
現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用較多的發(fā)生器一般有兩種：一種是采用的橋式功放電路，保護電路采用相位保護，工作頻率一般為20KHZ。其優(yōu)點是電轉(zhuǎn)換效率高， 缺點是頻率調(diào)節(jié)電感調(diào)節(jié)范圍窄，頻率跟蹤性能較差。另一個缺點是功率不可能做得很大，也就是3KW左右；另一種是臺灣型機器，普遍采用 B類功放、過流保護、橋式反饋。優(yōu)點是功率可以做得較大（如），頻率跟蹤性能好，大功率情況下一般采用15KHZ的工作頻率。缺點是電轉(zhuǎn)化效 率較低，15KHZ的工作頻率是人耳所能聽到的，反映出噪聲較大；另外還有瑞士、德國、日本的采用頻率自動跟蹤技術(shù)的機器。因其價格較高 ， 國內(nèi)并不常見。

超聲波塑膠焊接原理是由發(fā)生器產(chǎn)生 20KHZ 或 15KHZ 的高壓、高頻信號， 通過換能系統(tǒng)，把信號轉(zhuǎn)換為高頻機械振動，加于塑料制品工件上 ， 通過工件表面及在分子間的磨擦而使傳遞到接口的溫度升高，當(dāng)溫度達到此工件本身的 熔點時，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的 空隙，當(dāng)震動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形，便達成完焊接。
換能器部分由三部分組成： 換能器（TRANSDUCER）；增幅器（又稱二級桿、變幅桿，BOOSTER）；焊頭（又稱焊模，HORN或SONTRODE）。
1 換能器(TRANSDUCER)： 換能器的作用是將電信號轉(zhuǎn)換成機械振動信號。將電信號轉(zhuǎn)換成機械振動信號有兩種物理效應(yīng)可以應(yīng)用。A：磁致伸 縮效應(yīng)。B：壓電效應(yīng)的反效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)在早期的超聲波應(yīng)用中較常使用，其優(yōu)點是可做的功率容量大；缺點是轉(zhuǎn)化效率低，制作難度大， 難于大批量工業(yè)生產(chǎn)。自從朗之萬壓電陶瓷換能器的發(fā)明，使壓電效應(yīng)反效應(yīng)的應(yīng)用得以廣泛采納。壓電陶瓷換能有轉(zhuǎn)換效率高，大批量生 產(chǎn)等優(yōu)點，缺點是制作的功率容量偏小?，F(xiàn)有的超聲波機器一般都采用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷換能器是用兩個金屬的前后負載塊將壓電陶瓷 夾在中間，通過螺桿緊密連接而制成的。通常的換能器輸出的振幅為10μ m 左右。
2 變幅桿（BOOSTER）： 變幅桿本身就是一條金屬柱，通過形狀的設(shè)計，可以將換能器傳遞過來的振幅進行放大，達到加工塑料件所需能量振 幅，相當(dāng)于加熱的溫度，如我們常用的ABS、AS塑料所需的加工振幅為20μ m 左右；尼龍、聚所需的加工振幅為50μ m 左右。
3 焊頭（HORN） ：焊頭的作用是對于特定的塑料件制作，符合塑料件的形狀、加工范圍等要求。
換能器、變幅桿、焊頭均設(shè)計為所工作的超聲頻率的半波長，所以它們的尺寸和形狀均要經(jīng)過特別的設(shè)計；任何的改動均可能引致頻率、加工效 果的改變，它們需專業(yè)制作。耐用根據(jù)所采用的材料不同，尺寸也會有所不同。適合做超聲波的換能器、變幅桿和焊頭的材料有：鈦合金、鋁合 金、合金鋼等。由于超聲波是不停地以20KHZ左右高頻振動的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。