技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將兩物件相連接的工藝，具體地說是涉及一種超音波熔接工藝的改進。

背景技術(shù)

我們?nèi)粘Ｉ钪兴龅降牟梢苑譃槿N，即次聲波、聲波、超聲波。次聲波的頻率為20Hz以下；聲波的頻率為20Hz～20kHz；超聲波的頻率則為20kHz以上。其中的次聲波和超聲波一般人耳是聽不到的。超聲波由于頻率高、波長短，因而傳播的方向性好、穿透能力強，所以被廣泛運用在醫(yī)療、機械、電子等各個領(lǐng)域。超聲波是一種縱波，即傳媒質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向一致。在縱波傳播過程中，傳媒質(zhì)點運動造成質(zhì)點分布不勻，出現(xiàn)疏密不同的區(qū)域，在質(zhì)點分布稀疏區(qū)域聲波形成負聲壓，在分布致密區(qū)域聲波形成正聲壓，并形成負聲壓、正聲壓的交替連續(xù)變化，這種變化不僅使傳媒質(zhì)點獲得一定動能而且獲得一定加速度。但是這種縱波所產(chǎn)生的能量都是縱向的，一旦需要把能量轉(zhuǎn)向或向其他方向傳播，能量就被擴散而大量損耗，起不到相應(yīng)的作用。

應(yīng)用超聲波可以對熱塑性工件進行焊接。當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過焊頭把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊件的交界面處聲阻大，焊件表面及內(nèi)在分子件的摩擦?xí)a(chǎn)生局部高溫，又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料焊件的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。

超音波熔接機就是基于上述原理對工件進行熔接的：由超音波發(fā)振器產(chǎn)生20KHZ(或15KHZ)的高壓高頻信號，通過換能器的振動子把高壓高頻信號轉(zhuǎn)換為高頻機械振動，機械振動經(jīng)由換能器的傳動子和焊頭傳至工件上，通過工件表面及內(nèi)在分子間的摩擦而使接口的溫度升高，當(dāng)溫度達到工件本身熔點時，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的空隙，當(dāng)振動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形，便達成完美的焊接。超音波發(fā)振器、換能器及其傳動子裝在振筒內(nèi)，換能器于振動筒外接焊頭。

超音波熔接機在進行超音波熔接時，只能在產(chǎn)品熔合方向與超音波發(fā)振方向一致時，才能傳遞高頻振動，產(chǎn)生瞬時高溫將產(chǎn)品熔接，而其他區(qū)域則無法達到預(yù)期的熔接效果，且在低溫狀態(tài)下(零下20度)極易發(fā)生開裂、漏氣等不良現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種超音波滾壓熔接工藝，該工藝能夠?qū)我环较虻某舨ǜ臑槟芡瑫r向其他方向傳播能量的波，并能持續(xù)不斷的長時間做功產(chǎn)生用于熔接的高溫，達到良好的熔接效果，且熔接的產(chǎn)品外觀尺寸一致、在低溫狀態(tài)下同樣能滿足水密和氣密性能要求。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種超音波滾壓熔接工藝，將振筒及其內(nèi)部的超音波發(fā)振器和換能器由常規(guī)的豎直方向放置改為水平方向放置，在振筒兩端設(shè)有用于定位振筒的支撐板，振筒兩端用軸承可轉(zhuǎn)動連接于支撐板，振筒外部徑向?qū)ΨQ設(shè)有兩個碳刷，碳刷與超音波發(fā)振器連接，換能器將超音波的頻率控制在20kHz，換能器連接有能與20kHz超音波產(chǎn)生共振的熔接模頭，熔接模頭位于振筒外部，設(shè)有一個用于帶動振筒繞自身軸向旋轉(zhuǎn)的電機，在進行工件的熔接時，電機帶動振筒及熔接模頭持續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為30～120圈/分，碳刷使處于持續(xù)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的超音波發(fā)振器獲得電能，換能器將電能轉(zhuǎn)化為頻率為20kHz且水平直線發(fā)射的超音波，換能器將水平直線發(fā)射的超音波傳遞至熔接模頭，持續(xù)轉(zhuǎn)動的熔接模頭與超音波發(fā)生共振產(chǎn)生水平直線向的振動和豎直平面內(nèi)的各向振動，熔接模頭將自身因振動產(chǎn)生的橫向直線動能及豎直平面動能同時傳遞至兩工件接合處進行熔接。

由于將振筒及其內(nèi)部的超音波發(fā)振器和換能器由常規(guī)的豎直方向放置改為水平方向放置，使得產(chǎn)生的超音波由常規(guī)的縱向發(fā)射的縱波改為現(xiàn)在的橫向發(fā)射的縱波；電機為小功能率低轉(zhuǎn)速電機，電機使得振筒、振筒內(nèi)部的超音波發(fā)振器和換能器、振筒外的熔接模頭持續(xù)旋轉(zhuǎn)；振筒與支撐板間用軸承連接，可以保證振筒流暢地轉(zhuǎn)動；碳刷使得持續(xù)轉(zhuǎn)動的超音波發(fā)振器能夠持續(xù)獲得電能，避免出現(xiàn)跳動時超音波不能持續(xù)做功，實現(xiàn)了超音波連續(xù)不斷的長時間做功產(chǎn)生高溫；由于隨著超音波頻率的提升，其穿透力反而下降，因此通過換能器將超音波的頻率控制在最低的超音波頻率——20kHz；由于熔接模頭持續(xù)旋轉(zhuǎn)，使得熔接模頭在與20kHz超音波發(fā)生共振時，熔接模頭產(chǎn)生的振動除原水平直線方向外還有豎直平面內(nèi)的振動，實現(xiàn)了將超音波的動能轉(zhuǎn)換為水平橫向動能和豎直平面內(nèi)的各向動能，能夠滿足工件橫向和豎直平面內(nèi)各周邊的熔接。

該超音波滾壓熔接工藝的技術(shù)參數(shù)如下：

工作電壓：220V；