东莞市国威自动化设备有限公司
选择超声波焊接机时，其中重点考虑的因素之一是运转频率。市场上多数设备的运转频率范围是20khz~40kHz，有些设备的运转频率是10~70kHz， 超声波频率不同相对应超声波换能器大小不同，超声波模具或薄壁焊件，采用较低振幅有助于减小焊件的共振，因为共振大多可导致焊件损坏。 增大工作频率或提高振动振幅会增大聚合物中功率损耗。因此多数情况下，采用较高工作频率是获得较低振幅和较大功率的可用方法。
超声波焊接机频率的选择
开发了以35～40kHz的高频率运转的设备。这些高频装置体积较小，而且防噪声，它们动作柔和，在材料承受反作用35kHz更40kHz时具有更好的零 件保护作用。转换器、变幅杆和焊头很小，因为35kHz或40kHz的波长大约是20kHz波长的一半。这样就可以把零件放置的彼此靠近，因此这种装置 适合可利用空间小的自动化设备。
事实上，原先所有的超声波焊接机都以20kHz的频率运转。当人们意识到20kHz设备的缺点时，就需要从事一些改进工作，于是开发了以35～ 40kHz的高频率运转的设备。这些高频装置体积较小，而且防噪声，它们动作柔和，在材料承受反作用35kHz更40kHz时具有更好的零件保护作用。 转换器、变幅杆和焊头很小，因为35kHz或40kHz的波长大约是20kHz波长的一半。这样就可以把零件放置的彼此靠近，因此这种装置适合可利用空 间小的自动化设备。使机构部分运动，不怎么需要整体移动。设备费用大约可以降低10%。超声波高音是零件自身振动产生的噪声。因为35kHz或 40kHz设备的高频振幅大约是20kHz的～半，传递到零件的能量也相应地减少，同时发出噪声。而且焊接时，使零件运动平缓，这减小了循环应力 ，使焊缝周围变热，损坏其他精密电子元件。然而随着能量减少，穿过零件传递超声波能量的能力也受到限制。这样对于35～40kHz的设备，焊头 到焊接面的距离限制在大约6. 35mm(0. 25in)以内。 降低强度和增强控制传递机械振动的能力会改进过程控制和焊接质量。减小零件应力材料的 降解、结构发声器和更好的装配使能量耗敬降低。对于熔融特性较好的材料，如丙烯酯、聚氯和玻璃纤维填充热塑性塑料，如果改进能量的 控制就会缩短焊接周期。对于铆焊和点焊，使用高频设备会更有效。超声波焊接机
如选择超声波焊接机的频率，为何使用40kHz的设备时有严格的尺寸限制。40kHz的焊头尺寸大约是20kHz的焊头尺寸的一半，因此，可以焊 接的零件尺寸同样受限制。将尺寸较小的焊头的各个单元进行机械连接就能焊接较大的焊接件。然而，可以焊接的零件的尺寸也受到高频设 备1000W的功率的限制（由于转换器内晶体较小）。 比较起来，20kHz的焊机有5ooow的功率(大多数焊机功率只有1000w)。对于20kHz的 焊机功率要求较大，使得能耗和操作费用升高。
如选择超声波焊接机的频率，除了这部分讨论的20kHz、35kHz或40kHz三种主要的频率，也可以使用频率为15kHz,30kHz和70kHz的焊机，并 且对于特定应用能得到结果。低频设备允许大振幅、大零件或长距离焊接。高频设备在焊接脆性零件时更，而且不会损坏附近的区域和 元件，界于低、高频中间的设备可获得优化的性能。
超声波塑料焊接机的组成及其作用
超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。
1 、气动传动系统
包括有：过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。
工作时首先由空压机驱动冲程气缸，以带动超声换能器振动系统上下移动，动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。
2 、控制系统
控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是：一是控制气压传动系统工作，使其焊接时在定时控制下打开气路阀门，气缸加 压使焊头下降，以一定压力被焊物件，当焊接完后保压一段时间，然后控制系统将气路阀门换向，使焊头回升复位；二是控制超声波发生器 工作时间，本系统使整个焊接过程实现自动化，操作时只启动按钮产生一个触发脉冲，便能自动地完在本次焊接全过程。整个控制系统的顺序是 ：电源启动一触发控制信号 气压传动系统，气缸加压焊头下降并焊触发超声发生器工作，发射超声并保持一定焊接时间 去除超声发射 继续保持一定压力时间 退压，焊头回升 焊接结束。
3 、超声波发生器
1 ） 功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频率基本上与换能器谐振频率一致。
2 ） 功率在 500W 以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器，也具有一定的频率跟踪能力。
4 、超声波塑料焊接机使用的声学系统
1 ） 换能器
超声波塑料焊接机用的声学系统包括三个部分： 1 驱动部分 2 固定部分 3 工作部分。在以上三个组成部分中，驱动是核心，一般采用螺栓夹紧 的纵向振动换能器，其中半波长纵向振子与四分之一的波长纵向振子，半波长纵向振与半波长聚能器相连接组成一个全波长塑料焊接换能器，而 四分之一波长纵向振子与四分之一波长聚能器相连，组成一个半波长换能器。
2 ） 工具头
对不同的焊接对象需要有不同工具头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头才能使焊接端面达到的振幅。
工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种，塑料焊接机用声学系统工具头，所用材料通常为铝合金，其端面镀硬质合金，功率较大时也有 用钛合金材料制成的，该材料疲劳强度比铝合金高一倍多。
