超聲波金屬焊接機的工作原理主要涉及超聲波的產生、傳遞以及機械振動能量與熱能的轉化,具體如下:
· 超聲波的產生:超聲波金屬焊接機中的超聲波是由發生器產生的。發生器將工頻交流電轉換為高頻交流電,一般頻率在 20kHz - 100kHz 之間。這個高頻交流電輸入到換能器中。
· 能量轉換與傳遞:換能器是超聲波金屬焊接機的關鍵部件,它利用壓電效應,將輸入的高頻電能轉換為機械振動能。換能器產生的機械振動通過變幅桿進行放大和傳遞。變幅桿的作用是根據焊接需要,將換能器產生的較小振幅振動放大到合適的幅度,然后傳遞到焊頭。
· 焊接過程:當焊頭接觸到待焊接的金屬工件時,在壓力的作用下,焊頭將高頻機械振動傳遞到金屬表面。這種高頻振動使得金屬表面的原子獲得足夠的能量,克服原子間的結合力,從而使金屬表面發生塑性變形。同時,振動產生的摩擦熱使金屬表面溫度升高,但通常遠低于金屬的熔點。在壓力和振動的共同作用下,金屬表面的氧化膜被破壞,新鮮的金屬表面相互接觸,原子間形成結合,實現焊接。由于焊接過程中溫度較低,不會像傳統焊接方法那樣使金屬完全熔化,因此也被稱為固態焊接。