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超声波焊接机模具温度过高原因及解决办法

2021-04-28 16:25
超声波塑料焊接机是熔接热塑性塑料制品的高科技技术,其焊接原理是通过上焊头把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,从而达到焊接的目的。超声波塑料焊接机在进行焊接工作时,超声波振动系统的温度应该控制在85°C以内。

超声波焊接机在使用时会产生热量, 主要是由以下几个方面原因造成的: 

 
1、当超声波作用于热塑性塑料的接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两焊件的交界面处声阻大,因此会产生局部高温 因此,超声波焊机工作时,模具,变幅杆,换能器均会发热,只要其温度不超过80度,任可正常工作。
解决方法:在换能器和模具上使用风冷却(小风扇或气管均可)或者改变焊头材质,铝合金,钛合金和钢,其中铝合金散热比较快!

 
2、超声波传感器本身的功率损失,由于能量转换效率不能达到100% ,能量损失必须转化为热量。温度升高会导致传感器参数的变化,并逐渐改变最佳匹配状态。 更严重的是,温度升高会导致压电陶瓷片性能的恶化。反过来又导致传感器工作更糟,升温更快这是一个恶性循环。 因此,必须给变频器提供良好的冷却条件,通常采用室温空气冷却;必要时,也可采用冷风鼓风冷却。在正常情况下,这两点引起的温升也是正常的。在正常冷却条件下,不会出现重大问题。
 
3、超声波换能器,超声波变幅杆,模具频率不匹配,由此引起的发热量很大,无法控制,后果严重。振动系统任何部位的加热都会影响整个系统的工作状态。严重时会造成超声波传感器、超声波模具超声波发生器损坏。
 
超声波焊接机上模发烫的主要原因以及解决方法,以下几点仅供参考,具体问题具体分析。
 
1、超声波上模正常,但是还是频繁发烫这个问题可能是机器运行环境导致的,长期工作导致上模过热发烫,建议使用吹风散热,或者检查更换模具,增加模具散热,长期模具过热发烫会影响模具、换能器和电箱的使用寿命,超声波焊接机应该放置在通风阴凉处且保证焊头能及时散热。
解决方法:在焊头旁放置一根气管辅助散热。
 
2、振动子阻抗变大导致能量不能完全传送到产品身上超声波振动子是由换能器和钛合金变幅杆组成,换能器长时间使用后可能会出现性能衰减(阻抗变大)导致能量功率的转化效率降低,引起发烫。 解决方法:最好找原厂家维修或更换换能器。 
 
3、超声波上模损坏,频率出现较大的变化超声波上模由于要与产品直接接触,所以长时间使用后会磨损导致频率出现变化。又或是上模出现了微小裂痕导致电流过大上模发烫。 解决方法:找原厂家修理模具或更换模具。 
 
4、超声波功率板与振动子不匹配 
新型的智能超声波焊接机会有一块功率板用于控制电源功率等参数,当参数与振动子所需参数不匹配时就会出现发烫的现象。 解决方法:因为超声波焊接机出机前都会经过调试再出,所以这种情况并不多见,在排除前三个问题后,找原厂家更换控制系统。 超声波上模(HORN)发热属于正常现象,因为超声波焊接机主要通过振动摩擦产生热量,从而使产品需焊接的部位融化铆合,操作过程中会产生大量热量,铆合完成后热量也会迅速消散。 如果超声波上模频繁发烫,且一直持续,那就说明有零部件出现了问题,我们主要需要排查上模本身、振动子(换能器和变幅杆组合称为振动子)以及超声波功率板的问题。

5、超声波模具的设计制作问题,如超声波模具频率不对,其功率转化效率低,输出功率不强,会引起温度过高。目前,国内换能器做得好的,阻抗在2欧左右,其功率转换范围在80%左右,如1500W 的换能器,其输出功率只有1200W左右。