50線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)是專(zhuān)用于焊接大型或不規(guī)則形狀熱塑性工件的塑料焊接設(shè)備。該設(shè)備可以焊接1300mm長(zhǎng)600mm寬的大型塑料工件及多種較小尺寸塑料工件。50配備數(shù)字振動(dòng)變頻功率源，具有自動(dòng)諧振和頻率自動(dòng)追蹤調(diào)整功率功能。

本機(jī)使用便于操作的觸摸屏控制顯示及專(zhuān)用控制軟件。溶接強(qiáng)度高，品質(zhì)好，多用于大型汽車(chē)零部件、塑膠產(chǎn)品、家用電器、辦公自動(dòng)化零件業(yè)。

整機(jī)尺寸:寬1240mm長(zhǎng)2454mm高2204mm

上模具重量:5-50kg

驅(qū)動(dòng)板尺寸:寬440mm長(zhǎng)860mm

設(shè)備特點(diǎn)

使用高頻率，摩擦效果好自動(dòng)保持振幅恒定

可控制輸出功率

焊接模式設(shè)定：深度、時(shí)間自動(dòng)諧振功能

多階段熔接

易于操作的觸控顯屏多種語(yǔ)言界面

儲(chǔ)存操作條件替換治具方便裝有隔音裝置

參數(shù)：

整機(jī)尺寸寬1240mm長(zhǎng)2454mm高 2240mm

-----------------------------------------------------------------------------

上模具重量5-50KG

------------------------------------------------------------------------------

驅(qū)動(dòng)板尺寸寬 440mm 長(zhǎng) 860mm

-----------------------------------------------------------------------------

焊接面積20-200c ㎡

----------------------------------------------------------------------

振幅0.1-1.8mm

--------------------------------------------------------------------

振動(dòng)頻率220-260HZ

------------------------------------------------------------------

負(fù)載振動(dòng)輸出18.5KW

---------------------------------------------------------------------

電壓AC380V，3 相

-------------------------------------------------------------------------

輸入容量25.5KVA

--------------------------------------------------------------------------

系統(tǒng)控制PLC 西門(mén)子

------------------------------------------------------------------------

觸摸屏西門(mén)子

------------------------------------------------------------------------

焊接方式時(shí)間模式深度模式

-----------------------------------------------------------------------------

儲(chǔ)存結(jié)果100 個(gè)

----------------------------------------------------------------------

焊接結(jié)果分析合格，不合格

------------------------------------------------------------------------

多階段壓力控制

-----------------------------------------------------------------------

環(huán)境溫度0-50℃

----------------------------------------------------------------------------

臺(tái)面行程500mm

------------------------------------------------------------------------

臺(tái)面移動(dòng)速度250mm/s

-------------------------------------------------------------------------

臺(tái)面壓力10-1500kg

------------------------------------------------------------------------

安全門(mén)開(kāi)啟空間寬 1400mm 高 790mm

-----------------------------------------------------------------------------

總機(jī)重量4100kg

-------------------------------------------------------------------------

1、引言

線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊接是基于摩擦焊的原理而新開(kāi)發(fā)的一種焊接技術(shù)。適于精密熔接尺寸較大、形狀特殊、難熔材質(zhì)的產(chǎn)品。振動(dòng)摩擦焊不受熱塑材料的影響，由于它不使用另外的連接件或結(jié)合劑就能將各式各樣的熱塑性零件按工藝焊接起來(lái)，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了企業(yè)的成本、減少了環(huán)境污染。其優(yōu)質(zhì)、低耗環(huán)保的突出優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了企業(yè)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的需求。

2、線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊接原理

使兩個(gè)壓緊在一起的塑料焊件，保持一定的工作壓力，振動(dòng)其中的一個(gè)，使其相對(duì)另一個(gè)做往復(fù)位移運(yùn)動(dòng)，通過(guò)接觸面之間、分子間的摩擦，使結(jié)合處溫度劇升。當(dāng)溫度高到足以使塑料熔化時(shí)，使其在固定壓力下固化，形成均勻的焊接。兩個(gè)被焊接的零件必須是相同的熱塑料材料，不同材料間的焊接質(zhì)量不是很好。圖1為振動(dòng)摩擦焊接原理圖

圖1 振動(dòng)摩擦焊接原理圖

摩擦壓力和往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率是影響振動(dòng)摩擦焊接質(zhì)量的主要因素。當(dāng)摩擦壓力和往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率增加時(shí)，焊接熱量輸入也隨之顯著增加。由于材料變形的局部性和不均勻性，壓力過(guò)大則會(huì)影響焊接件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)增加塑性焊接件的流出量，使飛邊增大，因此，不能采用太大的壓力值。在保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的條件下，提高往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率是增加熱輸入和提高焊縫質(zhì)量有效的方法。摩擦?xí)r間也是線(xiàn)性摩擦焊接過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，但延長(zhǎng)摩擦?xí)r間不是增加熱量輸入的有效方法。因?yàn)闊醾鲗?dǎo)、對(duì)流及高溫塑性焊接件的擠出等因素的存在，使得焊接過(guò)程中存在一熱輸入熱輸出的平衡點(diǎn)。在熱平衡之前，增加摩擦?xí)r間對(duì)增加熱輸入有效，而在熱平衡點(diǎn)之后，增加摩擦?xí)r間對(duì)熱輸入作用不大。因此以焊接深度的大小為焊接結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)較為可靠。

3、設(shè)備工作過(guò)程及結(jié)構(gòu)

兩個(gè)被焊零件中一個(gè)安裝在升降臺(tái)的固定夾具上，另一個(gè)安裝在和振動(dòng)器相連的夾具上。升降臺(tái)啟動(dòng)，做垂直升降運(yùn)動(dòng)，由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力并控制工作壓力。兩個(gè)焊接件由升降臺(tái)壓緊在一起，在受壓的狀態(tài)下，振動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)振動(dòng)器振動(dòng)，使兩個(gè)焊接件間產(chǎn)生摩擦熱，經(jīng)過(guò)幾秒后將兩件焊接在一起。停止振動(dòng)保持壓力，熔化的焊接件在壓力下短時(shí)間內(nèi)被冷卻下來(lái)并固化。后升降臺(tái)下降并回到卸荷的初始等待位置。本系統(tǒng)由PLC控制器、振動(dòng)電源、振動(dòng)器、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)界面、檢測(cè)部分等7個(gè)主要部分構(gòu)成。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

振動(dòng)器是將振動(dòng)能量源提供的高頻電能轉(zhuǎn)換成雙向線(xiàn)形的機(jī)械振動(dòng)。它被安裝在機(jī)器框架的高強(qiáng)度橡膠墊上，由鑄鐵框架、彈簧組、兩個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈和一組驅(qū)動(dòng)磁鐵。彈簧是懸臂式的束狀彈簧，有整塊高強(qiáng)度的合金加工成的。彈簧的一端與機(jī)器框架固定，另一端與夾具相連。振動(dòng)電源向激勵(lì)線(xiàn)圈以一定頻率交替輸入電能，使振動(dòng)器振動(dòng)，振動(dòng)頻率和彈簧質(zhì)量和剛度有關(guān)。如果施加的電能頻率和系統(tǒng)的共振頻率相同，能量消耗為小。振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。對(duì)應(yīng)不同的夾具，振動(dòng)器系統(tǒng)有不同的共振頻率。這個(gè)共振頻率是由振動(dòng)器上的彈簧剛度和連接在彈簧上部件重量決定的。振動(dòng)頻率在100Hz~250 Hz之間，振動(dòng)位移幅度在0~1.8mm之間。

圖3 振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖

液壓系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)做垂直升降運(yùn)動(dòng)，給被焊接塑料件提供焊接壓力，使兩個(gè)塑料件能穩(wěn)定的壓在一起。

傳動(dòng)系統(tǒng)由升降臺(tái)、兩根導(dǎo)向軸、四個(gè)直線(xiàn)軸承和液壓缸構(gòu)成。升降臺(tái)上裝有下夾具。升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)位置及速度由安裝在框架上的三個(gè)位置傳感器確定。該三個(gè)位置傳感器按高度方向布置為上、中、下三處。下面的位置傳感器為升降臺(tái)的初始工作位置，中間的位置傳感器用來(lái)降低升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，升降臺(tái)升到該位置時(shí)降低運(yùn)動(dòng)速度，使上下夾具可以慢慢合攏。上面的位置傳感器為焊接開(kāi)始位置。焊接過(guò)程完成后，升降臺(tái)以快速下降到初始位置。

氣動(dòng)系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)閥、氣動(dòng)三聯(lián)體、三位五通閥、2節(jié)流閥 汽缸、負(fù)壓發(fā)生器等構(gòu)成。主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)安全門(mén)的開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)，焊接工件的定位夾緊。

檢測(cè)部分包括各種接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、位移開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)起到焊接工件的定位、操作者保護(hù)以及焊接深度檢測(cè)等作用。

人機(jī)界面在控制系統(tǒng)中起設(shè)定工作參數(shù)，顯示各種信息和結(jié)果的作用。機(jī)器的操作都將通過(guò)人機(jī)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。它有以下工作界面供操作者使用： 1）、自動(dòng)模式界面：進(jìn)行自動(dòng)化操作。2）、手動(dòng)模式界面：進(jìn)行手工分步操作。3）、自動(dòng)調(diào)諧界面：自動(dòng)地尋找?jiàn)A具的工作頻率。4）、手動(dòng)調(diào)諧界面：手動(dòng)尋找?jiàn)A具的工作頻率。5）、參數(shù)設(shè)定界面：用以設(shè)定焊接時(shí)間、工作深度、振幅和壓力等參數(shù)，存儲(chǔ)和調(diào)用各組參數(shù)。6）、報(bào)警記錄界面：可以顯示報(bào)警信息的記錄。7）、數(shù)據(jù)記錄界面：記錄焊接時(shí)的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。

PLC控制器用于設(shè)備的過(guò)程控制、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)參數(shù)處理。

4、結(jié)束語(yǔ)

線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊所需功率僅及傳統(tǒng)焊接工藝的1/5～1/15，焊接過(guò)程不產(chǎn)生煙塵或有害氣體，不產(chǎn)生飛濺，沒(méi)有孤光和火花，沒(méi)有放射線(xiàn)。由于具有焊接質(zhì)量好、效率高、節(jié)能、節(jié)材、低耗、環(huán)保、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊技術(shù)被譽(yù)為綠色焊接技術(shù)，值得大力推廣。