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      超聲波塑料焊接過程噪音大怎么調試

      2016/5/6 19:26:09點擊:

      超聲波焊接利用高頻振動來獲得焊接效應,那么超聲的產生、傳播、放大、聚焦所有聲波傳遞過程中,所有不當的地方均會產生噪音。焊接過程噪音大怎么調試?

      首先,超聲波焊接時噪音怎么產生的:噪音的產生,主要集中在聲學系統,還有一部分來源于加壓系統。聲學系統主要有換能器、變幅桿和焊頭組成,換能器將電能轉換成機械能、然后變幅桿放大,最后通過與焊件幾何形狀匹配的焊頭傳遞給焊件。上述的機械能在焊件的接頭處轉化為熱能,從而熔化塑料,在壓力作用下形成接頭。在這一系列過程中,聲波傳輸在焊件處并沒有停止,還要通過底座,所有這些聲波傳輸都有可能是噪音的來源。

      系統分析噪音的產生

       1、聲學系統自身匹配 

      聲學系統(換能器、變幅桿、焊頭)三者通過螺栓連接,要求諧振工作且阻抗匹配。但由于聲學設計的粗糙性,要達到完全的阻抗匹配很難實現。目前最佳的設計是理論加經驗。當三者不匹配時,在界面上將產生能量的耗散及振動的不一致性,從而產生噪音。另外在實際的設計過程中,考慮到振幅的變換、阻抗匹配,有時三者的連接尺寸不盡相同(不等徑),暴露的界面將作為一種噪音源,向空中輻射超聲能量;

       2、聲學系統的夾持 
      對于超聲焊接,焊接壓力是一個必需且非常重要的工藝參數。首先必須有壓力才能造成工件的接觸和聲波的耦合,更主要的是壓力決定著產熱、接頭的強度和應力狀態。一般焊接壓力由機架提供,與聲學系統的切入點是在聲學系統的振動節點上。一般選擇在變幅桿上,此點理論上振動速度為0。然而當設計不當或在焊接過程中聲學系統頻率隨工況變化時,變幅桿的節點將會發生飄移。此時夾持點的振動速度不等于0。這樣一方而降低了聲傳輸效率,另一方而由于高頻振動由夾持點導入到機架中,激勵起相關的振動,從而引發噪音出現。

       3、聲學系統尺寸 
      焊頭的作用是將聲能有效地耦合進入所焊工件,因此它的形狀與尺寸除與焊機使用頻率直接相關外,還與工件上表而的幾何尺寸關系密切。如電話機手柄的焊接、大環的焊接,這些焊接所需要的焊頭尺寸一般均較大(大于波長的1/4)。這時在縱波傳播過程中,橫向振動必然被激發出來,從而產生混合振動。這種振動極易產生噪音。有時大環縫焊接的中空焊頭發出的空鳴也是噪音一大來源。 

      4、工件的設計 
      工件的空間形狀也影響著噪音的產生。研究發現,在焊接過程中,在超聲傳播的路徑上若有中斷現象,將會使焊件局部產生自由端面振動,這極利于噪音的產生、另外對于薄壁件尤其是遠場焊,即焊頭與接頭位置相距較遠),接頭處不僅有縱向振動,而目還存在較大的橫向位移,激發出其它諧波,帶來噪音。

      5、機架底座與工件固定 
      底座也是焊機中較為關鍵的部件,它的好壞直接影響到焊機的效率,同時也影響著噪音水平、在焊接過程中工件有時會發生相對滑動,這不僅影響了焊件的外觀質量,而且還引起較大的噪音,因此需要較好的固定裝置和彈性緩沖。尤其是對于難焊材料、使用焊接功率較大的情況下,這種振動噪音更加明顯。

      超聲波焊接時噪音的防止 :
      噪音來源于焊機聲學系統和焊件,因此為減小噪音污染需要合理的聲學系統設計和接頭形式設計。對于聲學系統,一方而夾持點需要彈性固定,同時聲學系統各部件以及各部件間需要平滑過渡;;另一方而盡量減小聲學系統諧振頻率的變化。對于大尺寸焊頭,需要在焊頭上開鑿縱向狹縫,以減小橫向振動帶來的噪音。對于焊件,盡量減少遠場焊的接頭形式,同時注意盡量避免在聲傳輸通道上出現工藝孔等。實際上最有效的減小噪音的辦法是將焊機全封閉或焊接區封閉,這樣可以將噪音降低幾十分貝。超聲波焊接是一種有效的焊接方法,但噪音問題應該引起重視。噪音的產生主要由于聲學系統及焊件設計不合理造成的,因此對于聲學系統應盡量采用圓滑過渡、彈性夾持、大焊頭開槽等措施來減小聲能向外輻射發散。對于工件應注意盡量避免聲波中斷或遠場焊情況。在工作現場也可以通過焊機封閉或聲屏蔽的方法來減小噪音污染。 

       

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