超聲波換能器與驅(qū)動(dòng)電源的匹配主要有四個(gè)方面,即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。其中主要的是容抗和頻率,因?yàn)樘沾善墙^緣體,只是相當(dāng)于一個(gè)電容器。要想使超聲波換能器工作,就要通過驅(qū)動(dòng)電路對(duì)它施加交流高電壓,讓換能器的電容充放電。
壓電陶瓷片在交變電場(chǎng)的作用下做同步伸縮變形,形成了整個(gè)換能器的縱向振動(dòng),從而帶動(dòng)變幅桿和模具振動(dòng)。所以若電容匹配不好,輕者是換能器無力,焊不牢。重者換能器發(fā)熱嚴(yán)重,燒電極片、燒電源的大功率管。驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)該根據(jù)換能器的電容量,調(diào)整高壓變壓器,匹配電容板,峰化線圈,調(diào)頻線圈等的參數(shù)。
由于電感和電容量的敏感性,功放板,扼流線圈及其他外圍電路對(duì)匹配也有影響。隨著工作進(jìn)行,換能器的溫度會(huì)升高,導(dǎo)致電容也會(huì)升高且變化量可能會(huì)超過 50% ,若不能將電容有效地匹配掉,就會(huì)造成回路中電流電壓相位差很大,功率因素很低,虛功高。看看電流很大,但換能器沒力,易發(fā)熱,且電源的功率器件也容易發(fā)熱損壞。
一般換能器電極片(耳朵)振裂或燒掉很可能就是由此引起的。頻率匹配同樣也非常重要。這是因?yàn)槌晸Q能器只能工作在他的諧振頻率點(diǎn),所以驅(qū)動(dòng)電源、變幅桿、焊接模具(工具頭)都應(yīng)該在這個(gè)頻率下工作。一般而言,差別不超過 ± 0.1kHz ,能小一點(diǎn)就更好。
功率匹配和阻抗匹配主要是考慮到超聲波焊接系統(tǒng)是間隙式工作,負(fù)載變化大,焊接時(shí)要有足夠的功率輸出,空載時(shí)要控制在小振幅。否則就像前面提到的,空載時(shí)輸入很大,則損壞換能器。滿載時(shí)功率上不去,焊不牢還是沒用的。