Một máy hàn siêu âm đủ tiêu chuẩn bao gồm bốn thành phần cốt lõi: máy phát siêu âm, đầu dò, bộ tăng áp và còi hàn. Bốn thành phần này phải được kết hợp chính xác về tần số. Bất kỳ sự không khớp nào cũng có thể dẫn đến chất lượng hàn kém, thiết bị quá nóng, cảnh báo lệch tần số hoặc thậm chí hư hỏng phần cứng.
Máy phát siêu âm hay còn gọi là hộp điều khiển điện là trung tâm điều khiển tín hiệu của toàn bộ hệ thống. Máy hàn siêu âm công nghiệp hiện đại thường sử dụng máy phát theo dõi tần số tự động kỹ thuật số, có thể theo dõi sự thay đổi tải trong thời gian thực, tự động bù cho sự thay đổi tần số và duy trì điện áp và biên độ ổn định. Chúng thường cung cấp ba chế độ điều khiển hàn chính: chế độ thời gian, chế độ năng lượng và chế độ dịch chuyển. Máy phát điện chuyển đổi nguồn điện lưới 50 Hz thành năng lượng điện siêu âm tần số cao-đồng thời cung cấp khả năng bảo vệ quá tải, bảo vệ tần số bất thường và bảo vệ nhiệt độ. Nó đóng vai trò là trung tâm điều khiển giúp duy trì hiệu suất hàn ổn định.
Đầu dò là thành phần chuyển đổi năng lượng cốt lõi. Nó bao gồm nhiều lớp phần tử gốm áp điện xếp chồng lên nhau. Thông qua hiệu ứng áp điện, nó chuyển đổi năng lượng điện thành dao động cơ học và dao động cơ học trở lại thành năng lượng điện. Nó là một trong những thành phần chính xác và nhạy cảm nhất của toàn bộ hệ thống hàn siêu âm. Bộ chuyển đổi phải phù hợp hoàn toàn với tần số hoạt động được chỉ định. 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz và 40 kHz. Các bộ chuyển đổi không thể thay thế cho nhau. Tác động, làm mát không đủ, nhiệt độ cao và vận hành mà không có tải thích hợp có thể khiến các bộ phận gốm bị nứt và hỏng.
Bộ tăng áp không tạo ra rung động. Chức năng chính của nó là truyền và điều chỉnh biên độ rung. Tùy thuộc vào yêu cầu hàn, bộ tăng áp có thể được phân loại thành bộ tăng tốc-tăng biên độ, bộ tăng tốc tiêu chuẩn và bộ tăng tốc giảm biên độ-. Các vật liệu khó hàn--hàn, vật liệu gia cố-sợi thủy tinh-và các bộ phận tường-dày thường yêu cầu biên độ cao hơn và có thể sử dụng bộ tăng cường-biên độ. Các bộ phận có thành mỏng chính xác và các sản phẩm có thành phần nhạy cảm bên trong có thể yêu cầu biên độ thấp hơn và có thể sử dụng bộ tăng cường giảm biên độ. Bộ tăng áp thường được làm bằng thép hợp kim và yêu cầu độ cứng cao, tổn thất năng lượng thấp và hiệu suất cộng hưởng ổn định.
Còi hàn là đầu hàn tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm. Nó thường được làm từ hợp kim nhôm, hợp kim titan hoặc thép công cụ. Hợp kim nhôm thích hợp cho việc tạo mẫu và các bộ phận nhỏ thông thường. Hợp kim titan thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt-lâu dài và mang lại độ bền mỏi cao. Thép công cụ phù hợp với hàm lượng-thủy tinh-sợi-cao và nhựa có độ cứng-cao. Còi hàn phải được thiết kế thông qua mô phỏng cộng hưởng. Các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn cần có còi tùy chỉnh. Việc sử dụng còi có mục đích chung có thể dễ dàng gây rung không đều, mối hàn yếu một phần và làm biến dạng, dập hoặc nứt sản phẩm.
Sự phối hợp cộng hưởng giữa bốn thành phần cốt lõi là chìa khóa cho hiệu suất hàn siêu âm ổn định và cũng là một trong những khía cạnh thường bị bỏ qua nhất trong quá trình-vận hành thử thiết bị tại chỗ.
