功率超声(珠海灵科告诉你超声波发生器和超声波塑料焊接机使用的声学系统)

一.超声波发生器

超声焊接用的超声发生器，目前多数采用以下两种形式：

（1） 功率较大的超声塑料焊机，发生器信号收常采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。末级功放采用高效的VMOS D类放大器（参阅第一章）。 功率在IkW以上的超声发生器常采用功率合成电路。

（2） 功率在500W以下的超声波塑料焊接机用发生器，常釆用自激式功率振荡器，也具有一定 的频率跟踪能力。

二.超声波塑料焊接机使用的声学系统

（1）换能器

超声波塑料焊接机用的声学系统包括三个部分：①驱动部分；②固定部分；③工作部分。对于中小功率超声换能器常把驱动部分与固定部分合并，或把固定部分与工作部分合并，从而缩小体积，减轻重量。在以上三个组成部分中，驱动是核心，一般釆用螺栓夹紧的纵向振动换能器，其中有半波长纵向振子与四分之一波长纵向振子。半波长纵向振子与半波长聚能器相连接组成一个全波长的塑料焊接换能器。而四分之一波长纵向振子与四分之一波长聚能器相连，组成一个半波长换能器。

（2）工具头

对不同的焊接对象需要有不同的工具头。不管是近场焊接还是传输焊接（远场），只有半波长的工具头才能使焊接端面达到最大的振幅。

工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种。塑料焊接机用声系统工具头，所用材料通常为铝合金，其端面镀硬质合金，功率较大时也有用钛富金材料制造的，该材料疲劳强度比铝合金 高一倍多。

在大尺寸的工具头中（工具头尺寸大于二分之一波长时），若不釆取某些措施，会产生横向振动，使超声辐射的效率大大下降，甚至不能进行焊接。因此在工具头中适当部位开槽是破坏横向振动措施之一。开槽的位置在横向振动的节点处效果较好，因为节点处应力集中,最易改变振动形式， 即最易产生横向振动，开槽的长度λ4λ/3为宜（λ为纵向振动波长），槽距工具头的辐射面距离不能太近，否则会影响到辐射面上位移振幅分布，造成位移振幅分布不均匀。甚至会使辐射面与开槽相对应的部位不振或振动极小，此距一般取λ/10-λ/8,槽的宽度一般为λ'/20( λ'为横向振动波 长），槽之间距离一般为λ'/5λ'/4之间。如图所示。