¿Cómo se genera el calor de la máquina de soldadura ultrasónica?

La tecnología de soldadura ultrasónica tiene las ventajas de economía, confiabilidad y fácil integración de automatización, y es una tecnología común para la soldadura de plástico.

A diferencia de las fuentes de calor tradicionales que generan calor en contacto directo con el plástico, las conexiones ultrasónicas de cobre generan calor por pulverización.

1. Amplitud, frecuencia y longitud de onda

En la soldadura por ultrasonidos, las ondas longitudinales se propagan a altas frecuencias, lo que genera vibraciones mecánicas de baja amplitud. La energía eléctrica de la máquina de soldar se convierte en energía mecánica para el movimiento alternativo. Para comprender la relación entre amplitud, frecuencia y longitud de onda, y cómo se relacionan con la generación de calor, debemos identificar los componentes principales de una soldadora ultrasónica.

Los componentes principales de una soldadora ultrasónica son una fuente de energía, un transductor, un modulador de amplitud (a veces llamado convertidor de amplitud) y un cabezal de soldadura. El generador convierte una fuente de alimentación de 50-60 Hz con un voltaje de 120 V/240 V en una fuente de alimentación de 20-40 kHz con un voltaje de 1300 V. Esta energía se alimenta al sensor, que convierte la energía eléctrica en vibraciones mecánicas utilizando una cerámica piezoeléctrica en forma de disco que produce un desplazamiento de deformación cuando pasa a través de ella una corriente de alta frecuencia.

El transductor transmite la vibración al modulador de amplitud. El modulador de amplitud amplifica la amplitud de las ondas ultrasónicas y continúa transmitiéndolas al cabezal de soldadura. La punta de soldadura continúa amplificando la amplitud de las ondas ultrasónicas y hace contacto con la pieza.

The energy is transferred to the welding rod locations of the two parts of the assembly. Since the electrode is designed to be a point where energy is concentrated, friction generates heat under pressure. Heat is generated by friction between the upper and lower surfaces of the material and between the molecules within the material. The heat from the friction melts the upper and lower parts and joins them together at the welding location.

2. Know the heating rate

For the same material, three factors determine the heating rate: frequency, amplitude and welding pressure. For existing devices such as 15Khz, 20Khz, 30khz or 40Khz, the frequency is fixed. Therefore, the heating rate can usually be changed by the welding pressure. In general, the higher the pressure, the faster the heating rate. Also, you can change the amplitude, just like the pressure, the higher the amplitude, the faster the heating.

Of course, excessive pressure and amplitude can also adversely affect weld quality, such as material degradation, leaks, cracks and spills. Therefore, ultrasonic welding requires a process of process parameter optimization. After the welding process parameters are determined, the welding process can achieve stable output of high speed and high strength. This is why ultrasonic welding is widely used in mass production.

3. Time, distance, power and energy

The heat required for welding depends on the material type, weld design and equipment specifications. The traditional thermal control method is welding according to the time mode, that is, welding for a certain time, such as 0.2-1s (generally less than 1s). However, today's ultrasonic welding equipment often also allows setting and monitoring of welding distance, power and energy. Properly trained operators can also adjust parameters for consistent welding results based on actual conditions and different materials. This also greatly improves the flexibility and reliability of welding.