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1.鋁箔分切機的的超聲波焊接的原理與超聲波焊接機的主要組成
鋁箔超聲波焊接就是先將交流工頻電轉(zhuǎn)變成高頻電能，被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過 換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機械運動，從而將再高頻振動能量傳遞至焊盤，在焊 盤與被焊接的鋁箔間加壓并傳送振動能量，使得兩面鋁箔表面相互摩擦而形成分子 層之間的熔合，從而達(dá)到焊接熔合的效果。我們通常用于超聲波焊接的頻率為≥ 20 kHz，而人的聽覺頻率范圍是20Hz～20kHz，超過20kHz的聲波為超聲波。超聲波焊接機主要由超聲波發(fā)生器、換能器、焊盤及連接專用電纜組成。
下面介紹超聲波焊接機的主要組成：①超聲波發(fā)生器的主要作用是將220 V , 50 Hz的交流電源通過電子線路轉(zhuǎn)化成超聲頻率為≥20 kHz的電振蕩高頻信號，它主要由電子振蕩器、電壓放大器、功率放大器和輸出變壓器等部分組成，其中電子振蕩器是超聲波發(fā)生器的重要的部件，可以說是超聲波發(fā)生器的心臟，它具有頻率自動控制(AFC)功能。隨著集成電路、半導(dǎo)體和功率器件的快速發(fā)展，超聲波發(fā)生器也正在向大功率、小體積、模塊化和智能化方向發(fā)展，使得頻率、振幅、功率控制更加穩(wěn)定、可靠。②換能器，一聽名字就知道是能量轉(zhuǎn)換的裝置，它就是將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電能轉(zhuǎn)換成機械振動，并通過增幅軸傳遞至焊盤的能量轉(zhuǎn)換增幅裝置。特別注意的是它不僅能轉(zhuǎn)換能量還能增幅。③焊盤是由特殊材料制成的形狀如碟盤般，主要是將機械振動能直接傳輸?shù)叫鑹汉虾附愉X箔間的一種聲學(xué)裝置。
2.超聲波焊接機的應(yīng)用和焊接裝置組成
將超聲波焊接機應(yīng)用在鋁箔分切機上進(jìn)行鋁箔的焊合，不僅僅只需要超聲波焊接機就可以完成焊接操作，還需配套相應(yīng)的機械傳動、位置檢測、機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和壓力調(diào)節(jié)控制等裝置，如行走機構(gòu)、升降機構(gòu)、壓緊調(diào)節(jié)機構(gòu)。行走、升降機構(gòu)由電機驅(qū)動，壓緊裝置由氣缸控制，并可調(diào)整壓力。發(fā)生器的振幅、行走速度(焊接時間)、焊盤的接觸壓力可根據(jù)鋁箔厚度進(jìn)行調(diào)整。這樣才能在鋁箔分切機上進(jìn)行鋁箔的焊合。
焊接裝置的組成主要有：
套壓電陶瓷超聲波焊接裝置，功率大約在150600 W之間，可用于焊 接厚度為0. 006一0. 04 mm的鋁箔。
1個高頻發(fā)生器，安裝在全鋼機殼內(nèi)(20 kHz公稱頻率)。
1個高頻換能器，用于能量傳遞與轉(zhuǎn)換。
1個帶對稱旋轉(zhuǎn)的專用超聲波焊盤，用于焊接鋁箔斷頭。
1條專用電纜，用于超聲波發(fā)生器和換能器的連接。
1套安裝在主機架上的橫向移動裝置，包括焊接小車。焊接時，焊接 小車由一臺帶精密定位調(diào)節(jié)
3.超聲波焊接裝置的主要調(diào)節(jié)參數(shù)
由于鋁箔所具有的獨特金屬性能，對它的焊接性能要求比較高，壓力和振幅等參數(shù)調(diào)整不合適極容易造成鋁箔斷裂或產(chǎn)生孔洞，致使金屬材料抗拉強度不夠。從而在加工的時候發(fā)生斷帶現(xiàn)象，出現(xiàn)更多廢料。因此，在對不同厚度和合金規(guī)格的鋁箔進(jìn)行焊接時，需要對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
下面是超聲波焊接裝置的主要幾個參數(shù)：
1)振幅大小:振幅是鋁箔焊接過程的一個關(guān)鍵參數(shù)，這就相當(dāng)于電鉻鐵的溫度，溫度達(dá)不到就會熔接不上，溫度高就會使原材料氧化或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)破壞而強度變差。
超聲波焊接機在工作時，它的輸出振幅是恒定的，并需根據(jù)不同的焊接材料進(jìn)行精確調(diào)整。振幅通過調(diào)節(jié)旋鈕使振幅在額定振幅的30%一100%范圍之間變化，同時對應(yīng)額定焊接輸出功率在6%-100%范圍的變化。焊接機輸出功率和振幅調(diào)節(jié)范圍的關(guān)系，增大焊接機的振幅，焊接機的輸出功率將相應(yīng)變化，這就為焊接不同材質(zhì)、不同厚度的鋁箔提供了基礎(chǔ)。
2)焊接時間:用于調(diào)節(jié)超聲波發(fā)射的持續(xù)時間，調(diào)節(jié)時間為999 ms，一般的要根據(jù)焊接材料及厚度進(jìn)行設(shè)定，但是通常超過1. 5 S熔接時間均可視為熔接失敗。
3)焊接頻率:調(diào)節(jié)焊接機的中心頻率，一般出廠時已經(jīng)調(diào)整好，無需調(diào)整。
4)接觸壓力:氣動部分主要作用是在焊接過程中完成焊盤加壓、保壓等壓力工作。包括節(jié)流閥、氣壓調(diào)節(jié)旋鈕。節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)氣缸的上、下速度。氣壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)工作氣壓，從而控制焊盤與鋁箔的接觸壓力。
為了保護(hù)超聲波焊接機保障其安全工作超聲波焊接機還具有動態(tài)過載保護(hù)和過熱保護(hù)功能。
動態(tài)過載保護(hù)是為了保護(hù)超聲波發(fā)生器出現(xiàn)過載損壞，當(dāng)功率超出額定功率或發(fā)生器/換能器系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運行(如焊盤損壞和松動)時，過載現(xiàn)象將產(chǎn)生。此時，多余的能量將回饋電網(wǎng)。只有當(dāng)故障消除后，焊接機才能正常工作。
當(dāng)冷卻條件和環(huán)境溫度超出正常值，過熱保護(hù)將動作，只有當(dāng)發(fā)生器溫度降低后，才能繼續(xù)工作。
4.超聲波的焊接作用
在來料鋁箔有斷頭或卷取過程中斷帶而卷取長度未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時，需要將開卷的鋁箔焊接一起，使之能卷取到滿足長度標(biāo)準(zhǔn)的要求。在以前分切機處理鋁箔斷頭都采用專用膠帶進(jìn)行粘接，但在退火后往往由于高溫及粘合劑的揮發(fā)，粘結(jié)處出現(xiàn)開裂脫落，致使下道工序無法連續(xù)生產(chǎn)，嚴(yán)重制約了客戶生產(chǎn)效率的發(fā)揮，降低了成品率。而超聲波焊接則可以避免這些，其不需要添加任何粘合劑或填料什么，而且操作簡單，焊接速度快，焊接合金的力學(xué)和物理性能不發(fā)生宏觀變化，接頭的強度高穩(wěn)定性也比較好。因此，鋁箔分切機的焊接技術(shù)，在國內(nèi)配套的分切機上安裝了超聲波金屬焊接機，并配套制作了行走、升降、翻轉(zhuǎn)和壓力控制機構(gòu)，經(jīng)過各種厚度鋁箔的試驗，取得了較好的效果，抗拉強度均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基材力學(xué)性能。
鋁箔分切機配上超聲波焊接機滿足客戶的要求，實現(xiàn)高效生產(chǎn)已經(jīng)成了不可缺少的一部分，在生產(chǎn)中起到了舉足輕重的作用。
