需要强调的是,超声波换能器本身并不是能量发生器,而只是一个能量换能器。它可以将电能转化为声能,在输入输出匹配良好的前提下,可以转换大量的能量。
输入匹配是指换能器与超声波电源的匹配,如果输出匹配好,但输入匹配不好,则换能器弱,焊缝不牢固。如果输出匹配差而输入匹配好,则换能器会过载,导致芯片错位、裂纹、折断、螺丝断裂、铝裂纹、电箱功率管烧坏等。例如,就像汽车在空档踩油门一样,发动机需要容易损坏。
换能器与驱动电源匹配主要有四个方面:阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。
频率匹配也很重要。这是因为,首先,超声波换能器只在其谐振频率下工作,所以驱动电源、喇叭、焊接模具都必须在这个频率下工作。一般来说,我们希望这个差异最多不超过±0.1khz,越小越好。强烈建议兼容焊接模具的频率比振动器的频率低0.1khz左右。换句话说,如果原振荡器的小信号测得的频率是14.85kHz,那么测量前先把模具接上14.75kHz比较理想。同时考虑到超声波换能器接上变幅杆和模头后,系统谐振频率的峰值变得很尖,即带宽很窄,机械品质因数很大。而且很小的频率偏差使得阻抗很高,驱动电源上显示的是电源很大或者过载保护。如果此时卸载机器,可能会导致尖端移位、尖端破裂或中心螺钉断裂。
功率匹配和阻抗匹配主要是超声波焊接系统在间隙中工作,负载变化较大,焊接时需要足够的功率输出,没有负载时,考虑控制最小振幅。否则,如上所述,如果在空载时输入过大,将损坏换能器。满载功率不增加,焊接要牢固。