超声波技术
您是否需要密封包装、焊接塑料模制件、冲压成型、切割纺织品或食品？那么超声波可能会让您感兴趣 - 其是一种适合您生产过程并且快速、节省材料和能源的技术。超声波是一项令人印象深刻的技术，其能快速、精确、高效地为您工作。
与我们一同踏上短暂的探索之旅。我们诚挚的向您发出邀请，并将以简单的方式向您介绍超声波技术的工作原理、我们超声波设备的结构以及其能用于哪些应用 - 或许其中有些内容能帮助您进一步优化生产。
什么是超声波？
超声波是一种频率在 20 kHz 至 10 GHz 之间的机械振荡。由于人类的听力仅限于 16 Hz 至 20 kHz 之间的频率，因此人类无法听到超声波。
超声波由高频电能产生，并转换为机械能。作为一种机械振荡，声音以压力波形式在空气和其他介质中以一定的速度传播。频率是衡量周期性过程重复速度的指标，例如：我们超声波工具的分开和并拢。一赫兹代表每秒振荡一次。
超声波焊接和切割工艺是如何工作的？
为了用超声波进行焊接和切割，将转换为声波的能量用来熔化塑料。根据具体应用，将使用不同的频率。由于 RINCO ULTRASONICS 使用 20 至 70 kHz 之间的宽频率范围，我们可以为任何焊接和切割任务提供最佳的个性化超声波解决方案。
超声波工艺
我们已在此视频中详细演示了整个工艺的流程。
插座中的电流如何变成超声波？
为了将电能（电流）转换为机械振荡（超声波），您需要一个发生器和一个转换器。发生器首先将 200/230 V 和 50/60 Hz 电源电压（插座）的能量转换为频率至少为 20 kHz 的高频电压。根据具体应用，频率范围为 20 至 70 kHz。
下游转换器中，将由高频电能产生机械振荡。内部是压电圆盘，其受电能激励，交替并拢和胀开。通过该动作，转换器产生振荡。超声波的振幅和频率由发生器预设，然后从转换器传递给下游增强器和超声焊极。
超声焊极是与工件发生接触的实际焊接或切割工具。
转换器、增强器和超声焊极通常统称为振荡器系统。这些组件必须互相进行声学精确协调，以便高效工作。
如何用超声波焊接或切割塑料、纺织品或食品？
在超声波接合或超声波焊接时，转换器产生的机械振荡通过超声焊极传递到材料上。器通过摩擦热量激励塑料分子振荡。塑料熔化，并塑化。随后的接合压力使其重新成形。这不仅发生在焊接时，也发生在翻边、铆接、成型或嵌入时，因为超声波焊接的基本原理对所有接合方法都相同。
超声波分离或超声波切割时，机械振荡通过刀片传递到材料上。最小压力和由此产生的表面摩擦可将塑料、纺织品、橡胶和各种食品分离。摩擦热量在超声波切割时也起着重要作用。其使分离过程更轻松，即使柔软的食物也能通过最小压力保持其形状。此外，这种方式还能实现特别清洁的切割。得益于热量带入，合成纤维纺织品不仅能清洁分离，而且摩擦热量还能直接将切割边缘封边，从而防止其散边。
常用超声波（焊接）工艺是什么样的？
必须仔细观察才能识别。我们将在此处解释基于超声波焊接循环的过程。超声波焊接循环仅持续短暂的一瞬间。其通常由六个步骤组成，这些步骤在上下动作中快速地相互融合。
第 1步中，进刀装置随振荡器系统从起始位置移动到制动位置。第一步的动作非常动态，并在第 2 步中减慢，以便尽可能温和地将超声焊极放在工件上。第 3 步中，压力将达到预定义的值（触发点），然后在第 4 步中将超声波引入工件 - 这是实际焊接过程，通常只持续几分之一秒。然后，进刀装置返回第 6 步中的起始位置前，冷却阶段压力将一直保持不变（第 5 步）。
这六个位置可用不同的模式和各种参数根据具体应用及其材料进行精确调整，以便牢固接合每个塑料部件。该流程适用于焊接和成型。冲孔时仅省略了带压力的冷却阶段。我们将在超声波切割子菜单中更详细地解释切割流程是如何工作的。
超声波技术可满足哪些要求？
超声波技术被认为节能、快速和清洁。需要较短的过程时间和较高的工艺可靠性时，其尤为适用。但超声波技术也应确保满足诸如高接缝质量和美观、高强度以及精确的可再现性之类的要求。此外，不能或不应使用其他组件、额外材料或粘合剂时，超声波技术尤为适合这些要求。
超声波组件可轻松集成到现有设备中。
各种超声波工艺的要求将在相应子菜单中显示。
哪些材料可以接合或分离？
超声波接合通常对所有热塑性塑料都适用。其划分为半结晶热塑性塑料 - POM、CA、LCP、PEEK、PA、PBT、PE、PPS、PP、PTFE - 和非晶态热塑性塑料。非晶态热塑性塑料包括例如 ABS、MABS、PMMA、PC、PET、PS 和 PVC。同类材料通常能很好地焊接 - 但不同材料之间也存在可焊接的配对件。您可在此处了解更多相关信息。
正如塑料可以接合一样，超声波也可以将材料分离。除了塑料、橡胶、无纺布和技术纺织品外，超声波分离也广泛用于多种食品的切割和分份。其显著优点在于切割边缘非常干净，并且无需清洁刀具。
典型超声波焊接机的结构
超声波焊接机由一个带控制系统的发生器、一根挤压柱、一个进刀装置和振荡器系统组成。其由转换器、增强器和超声焊极组成。此外，其还包含一个工件拾取装置、一个底板以及单个工位用触发单元。
发生器 - 产生高电压和超声波频率 (1)
超声波发生器同时满足多项功能。其转换来自插座的交流电，并产生频率为 20 至 70 kHz 的所需高电压。此外，其通过电压调节振幅，并为转换器提供电能。Rinco Ultrasonics 提供多种不同功率等级的发生器。设备控制系统通常安装在同一个外壳内。超声波焊接机通常通过一个本地触摸屏或一个外部触摸屏操作。发生器可选带外壳或不带外壳的纯超声波发生器模块。
挤压柱 - 支撑进刀装置 (2)
进刀装置安装在挤压柱上。其负责机器的稳定性。
进刀装置 –用于气动或电动上下动作 (3)
进刀装置负责上下动作。超声波设备活动构件可采用气动或电动驱动设计。振荡器系统固定到进刀装置上。
振荡器系统 –转换器、增强器和超声焊极 (4)
固定在进刀装置上的振荡器系统是超声波机器的核心，因为超声波振荡是在此处产生的。
其由一个转换器、一个增强器和超声焊极组成。
转换器 - 将电流转化为振荡 (5)
超声波转换器 –也称为声变换器或换能器 - 将电能转换为机械振荡。当高频电压被带入压电圆盘的压电晶体中时，便将产生这些振荡。
增强器– 放大超声波振荡 (6)
增强器通过其结构形式确保能物理放大产生的超声波振荡。其放大了振幅。
整个振荡器系统通过增强器安装在机器或机器人手臂上。
超声焊极 - 带有超声波的焊接工具 (7)
超声焊极是用于焊接或切割的实际工具。其将超声波振荡传递到工件中。工件通过超声波熔化，并在冷却时凝固。
超声焊极安装在增强器上，并由铝、钛或钢制成。每个超声焊极的形状都根据其具体工件调整 - 客户定制。为了实现完美焊接，超声焊极必须以最高精度制造，并根据应用特定频率精确协调。
拾取装置 - 工件支架 (8)
为了确保工件在超声波焊接时不会打滑并最佳支撑，工件被放在一个支架中。其通常被称为拾取装置、砧座或工件拾取装置。
底板 - 可调平 (9)
工件拾取装置固定在底板上。其可以调平，并从而与超声焊极精确对齐，以实现高精度焊缝。
触发单元– 用于触发超声波焊接过程 (10)
通过触发单元启动实际超声波焊接过程。为了最大程度确保机器操作员安全，超声波焊接过程只能用双手启动。触发单元上还有一个紧急停止按钮，其同样固定在触发单元上。
超声波接合和分离在实际运行时有哪些优点？
超声波接合和超声波分离用途广泛，并且经济环保。
牢固连接
超声波焊接可实现特别牢固的连接。
由于超声波的能量带入在分子层面上与热塑性塑料结合，因此形成了机械强度极高的连接。其形状稳定且/或密封良好。
高效、经济、短节拍时间
超声波工艺省料且时间高效，并且是一项经济的技术。节拍时间非常短。超声波工艺可随时实现极短的接合时间或快速的分离速度。纯接合时间通常仅为几分之一秒。并且，超声波机器只需要很少的能量。
精密技术
超声波接合或分离是一项非常精准的技术。超声波接合的焊接参数可精准调节。尤其是使用电动超声波焊接机时，能获得极其精确的焊接效果。
超声波技术的精准性在超声波分离中也得到了充分体现。切割精确，切割边缘通常非常干净。
美观的焊接效果
超声波焊接的精准度与美观效果兼具。得益于这项精准的技术，任何美学要求都能得到满足，无论是美观的接缝和铆钉连接，还是无痕表面。
超声波在食品切割时也能提供特别美观的效果。超声波切割可以让食物在切割时不变形，即使食物由不同的软硬层组成，例如：奶油片。
面向敏感产品的温和工艺
超声波技术非常适合对温度敏感的产品。
由于用超声波进行塑料焊接时只有焊缝略微发热，或者在超声波分离时只有切割面本身略微发热，因此该技术适用于诸多应用。
超声波密封特别推荐用于包装热敏性产品，例如：化妆品、药品或食品。
清洁、环保、可持续性接合和分离
超声波接合和超声波分离本质上是一种可持续且环保的接合和分离工艺。
使用超声波工艺接合两种热塑性塑料时，无需任何额外材料。完全不需要粘合剂和螺纹套管连接。由于不使用任何额外材料或其他组件，超声波塑料焊接可实现纯回收再用，并长期节省资源。
由于仅在需要的地方产生热量，因此能最大限度降低能耗。塑料部件本身也无需预处理。这也有利于保护环境。由于无需任何额外材料，处理时清洁并且轻松。
超声波是全方位使用型技术的基础
借助超声波技术，可实现多种不同的工艺：焊接、切割和分离焊接、冲孔、密封、成型、铆接、翻边或嵌入。
有哪些超声波工艺？
超声波技术适用于各种不同的制造过程和工艺。因此，各种不同的塑料、纺织品以及食品都能进行加工。
RINCO ULTRASONICS 最常被询盘的是超声波焊接设备。由于节拍时间短，用超声波进行塑料焊接主要用于汽车行业零部件的生产和加工。
超声波焊接
超声波焊接是一种高效的可持续性工艺，其用于将两种热塑性塑料互相连接。能量消耗较少，即可在毫秒间对薄膜、注塑件或合成纺织品进行焊接。焊缝干净，并且美观令人兴奋。焊接过程后无任何痕迹可见。
超声波切割
RINCO ULTRASONICS 超声波设备可切割合成纺织品、橡胶/塑料或食品。
精准的超声波技术可确保食物在切割时不会在工具上留下残留物，并且也不会变形。
纺织品加工时，超声波技术确保一次切割便可完成清洁并且密封的切割边缘。即使是橡胶，用超声波也能非常轻松地切割。
超声波冲孔
热塑性模制件和技术纺织品均可用超声波进行冲孔。热塑性材料中会自动产生漂亮的圆边，不会有白色裂纹。在合成纺织品中，切割边缘在冲孔过程中即已被干净地密封。
超声波密封
超声波密封工艺特别节省材料。由于节拍时间非常短，该工艺需求量很大，尤其是在包装行业，并且也非常适合现代化高产量生产线。即使窄缝中存在水这类的脏污，也能形成牢固的连接。
超声波融化成型、超声波铆接、超声波卷边
在熔化成型过程中，热塑性材料与同类或其它材料铆接或卷边。通过这种工艺产生的刚性连接没有任何间隙，具有超长耐久性。
超声波嵌入
超声波嵌入是通过超声波将金属件压入模制件的过程步骤。该工艺极快，并且只需要很少的能量，而且能实现高精准度的效果。此外，由于金属无需预热，该工艺可立即使用准备就绪。
有关超声波技术的问题和回答
超声波如何产生？
高频电能诱导压电晶体收缩和膨胀。超声波发生器控制动作的速度和振幅。更多信息请参见“插座中的电流如何变成超声波？”
塑料利用超声波是如何连接在一起的？
超声波的机械振荡及其产生的摩擦热量在分子层面上使塑料塑化。超声波停止时，分子再次相互结合，塑料变硬，并形成不可松开的连接。另请参见“如何用超声波接合或分离塑料、纺织品或食品？”
可以用超声波密封接合塑料吗？
是的。密封接缝对于食品包装和医疗技术而言尤为重要。有了超声波焊接或超声波密封，便可实现。
超声波接合过程持续多长时间？
非常短。有时甚至比眨眼还快。但很难一概而论，因为接合时长取决于具体应用。通常是几毫秒。即使整个接合过程，包括冷却阶段，通常也只持续几秒钟。相关内容另请参见“常用超声波（焊接）工艺是什么样的？”
接合或分离时的超声波频率是多少？
超声波接合和超声波分离使用 20 至 70 kHz 之间的频率。
如果决定采用超声波工艺，那么为什么必须选择 20、35 或 70 kHz 的频率？
适合某项应用的频率取决于不同的参数。除了产品的材料和尺寸外，其中还包括与耦合面（也就是将要沿着其进行焊接的面）的距离和材料厚度。至耦合面的路径中，需要穿透的材料越多，因材料衰减而损失的能量就越多。
指定频率的另一个原因在于，超声焊极也必须根据该频率进行协调。例如，大号工具只能以低频率 - 20 kHz - 运行。
可以对现有超声波工具、超声焊极进行调整吗？
通常不可以。由于对超声焊极的任何改动都会改变其固有频率，因此可能会出现共振现象。通常会因此导致焊接过程中出现错误。有时，超声焊极甚至会损坏和断裂。对于新要求，最好使用新超声焊极，并重新协调频率。
然而，工件拾取装置可随时根据新的产品几何形状或产品调整，因为其不受焊接频率的影响，并且对共振不起任何作用。
超声波危险吗？
不，超声波并不危险。然而，某些应用部件因其结构形式原因，可能会放大声学特性。这可能产生令人不适的吱吱声。因此，我们建议在接合过程中佩戴听力护具。
哪些机器可用于超声波接合和分离？
我们提供桌面工位或手持式设备形式的单工位设备，以及面向原始设备制造商 (OEM) 的超声波组件，可内置安装到专用机器和自动化生产线中。您可在此处找到我们完整的产品系列。
用于接合和分离的机器和设备是否需要暖机或类似操作？
否，无需暖机或类似操作。超声波机器和设备可立即使用准备就绪。
能用超声波实现可再现的焊接或分离效果吗？
是的，超声波技术能提供一致且可再现的焊接效果。我们的机器和设备品质优良，可确保清洁的焊接和分离。
什么是振幅？
振幅是谐振荡相对于算术平均值位置的最大偏转。
谁发现了“压电效应”？
Pierre Curie 和他的兄弟 Jacques 于 1880 年发现了压电效应。
铝、钢或钛中的声音传播速度多快？
大约每秒 6'000 米。
超声波振荡是纵向传播还是横向传播？
超声波通常为球形振荡，但由于我们产品的结构形式原因，其纵向传播。