口罩超聲波焊接機的結構原理

自2019年底新冠肺炎疫情爆發以來，無論身在低風險還是高風險地區，只要在公共場所或乘坐公共交通，都會被要求佩戴口罩。以前口罩是大家平時生活中可有可無的東西，可現在卻成了生活和防疫的必需品。疫情爆發初期，許多企業紛紛轉行生產口罩，而作為生產口罩的配套設備——口罩超聲波焊接機，也同樣成了搶手貨，一機難求。

口罩超聲波焊接機一般由氣壓傳動系統、控制系統、超聲波發生器、換能器等組成。其中，超聲波發生器是功率較大的超聲波塑料焊接機，發生器信號采用鎖相式頻率自動跟蹤電路，使發生器輸出的頻率基本上與換能器諧振頻率一致。功率在500W以上的超聲波塑料焊接機所用發生器采用自激式功率振蕩器，也具有一定的頻率跟蹤能力。超聲波焊接機作為口罩機的核心部件，是CE認證過程中的重中之重。

口罩在生產制作過程中應用的焊接技術——超聲波焊接是通過超聲波發生器來實現的。超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合�？谡稚厦骐S處可以看到一些壓痕，如封邊、耳帶、呼氣閥處都是超聲焊接的。

超聲波焊接是通過超聲波發生器將50/60Hz電流轉換成15、20、30或40 kHz電能。被轉換的高頻電能通過換能器再次被轉換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的結合部，在該區域，振動能量被通過摩擦方式轉換成熱能，將塑料融化。超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區，由于焊區即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發，聚集在焊區，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜。

一套超聲波焊接系統的主要組件包括超聲波發生器，換能器變幅桿/焊頭三聯組，模具和機架。線性振動摩擦焊接利用在兩個待焊工件接觸面所產生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下，一個工件在另一個表面以一定的位移或振幅往復的移動。一旦達到預期的焊接程度，振動就會停止，同時仍舊會有一定的壓力施加于兩個工件上，使剛剛焊接好的部分冷卻、固化，從而形成緊密地結合。軌道式振動摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法。在進行軌道式振動摩擦焊接時，上部的工件以固定的速度進行軌道運動——向各個方向的圓周運動。運動可以產生熱能，使兩個塑料件的焊接部分達到熔點。一旦塑料開始熔化，運動就停止，兩個工件的焊接部分將凝固并牢牢地連接在一起。小的夾持力會導致工件產生最小程度的變形，直徑在10英寸以內的工件可以用應用軌道式振動摩擦進行焊接。