超聲波焊接機的組成

超聲波焊機主要由如下幾個部分組成：發生器、氣動部分、程序控制部分、換能器部分。發生器的主要作用是將工頻50Hz的電源利用電子線路轉化成高頻（例如20KHz）的高壓電波；氣動部分的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；換能器部分是將發生器產生的高壓電波轉換成機械振動，經過傳遞、放大、達到加工表面。

現在國內應用較多的發生器一般有兩種：一種是以美國BRANSON 公司為代表，所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。其優點是電轉換效率高，缺點是頻率調節電感調節范圍窄，頻率跟蹤性能較差；另一個缺點是功率不可能做得很大，最大也就是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。優點是功率可以做得較大（如4.2KW），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的機器。因其價格較高 ，國內并不常見。

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換成機械振動信號。將電信號轉換成機械振動信號有兩種物理效應可以應用。A：磁致伸縮效應。磁致伸縮效應在早期的超聲波應用中較常使用，其優點是可做的功率容量大；缺點是轉化效率低，制作難度大，難于大批量工業生產。B：壓電效應的反效應。壓電陶瓷換能器具有轉換效率高，大批量生產等優點，缺點是制作的功率容量偏小。現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10μm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，相當于加熱的溫度，如我們常用的ABS、AS 塑料所需的加工振幅為20μm左右；尼龍、聚丙稀所需的加工振幅為50μm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過特別的設計；任何的改動均可能引致頻率、加工效果的改變，所以需要專業制作。根據所采用的材料不同，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。