01超聲波焊接簡介

超聲波焊接是一種高效的固相焊接技術(shù)，憑借其簡便的操作、迅速的焊接速度、強(qiáng)大的焊接強(qiáng)度以及高生產(chǎn)效率，正日益受到熱塑性塑料及其復(fù)合材料領(lǐng)域的青睞。本文旨在深入剖析超聲波焊接的基礎(chǔ)知識(shí)，為優(yōu)品包材系統(tǒng)的采供朋友們提供有價(jià)值的參考。

? 定義與優(yōu)勢

超聲波焊接，是一種通過高頻振動(dòng)波的傳遞，使兩個(gè)待焊接物體表面在加壓條件下相互摩擦，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分子層之間的熔合的焊接方法。它不僅效率高，焊接強(qiáng)度還可以接近原材料的強(qiáng)度。

? 關(guān)鍵參數(shù)與影響因素

值得注意的是，超聲波塑料焊接的質(zhì)量受到多個(gè)因素的影響，包括換能器焊頭的振幅、施加的壓力以及焊接時(shí)間。焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，而振幅則由換能器和變幅桿共同決定。這些因素之間存在一個(gè)相互作用的最佳值，當(dāng)能量超過這個(gè)最佳值時(shí)，塑料的熔解量會(huì)增加，可能導(dǎo)致焊接物變形；而能量過小則可能無法實(shí)現(xiàn)牢固的焊接。

021.超聲波焊接工作原理

? 高頻振動(dòng)與熔化過程

超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒數(shù)萬次的高頻振動(dòng)。這種高頻振動(dòng)，通過上焊件，將超聲能量傳遞至焊區(qū)。由于焊區(qū)（即兩個(gè)待焊接物體的交界面）聲阻較大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。由于塑料的導(dǎo)熱性較差，這些熱量無法迅速散失，從而在焊區(qū)聚積，導(dǎo)致兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化。在施加一定的壓力后，這兩個(gè)熔化的表面會(huì)融合在一起，當(dāng)超聲波停止作用后，保持幾秒鐘的壓力，使熔接的部分凝固成型。這樣，就形成了一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，實(shí)現(xiàn)了焊接的目的。

? 注塑材料對(duì)焊接影響

非結(jié)晶聚合物和半結(jié)晶型聚合物對(duì)超聲波的傳輸與熔解有著不同的影響。非結(jié)晶聚合物具有明顯的玻璃化溫度（Tg），能夠有效地傳輸超聲波振動(dòng)，而半結(jié)晶型聚合物由于其固態(tài)下的結(jié)晶特性，超聲波振動(dòng)的傳遞效果相對(duì)較差。不同聚合物結(jié)構(gòu)影響超聲波傳輸與熔解，需調(diào)整工藝參數(shù)以適應(yīng)不同材料的特性。

03超聲波焊接在塑件中的應(yīng)用

? 焊接方法與設(shè)計(jì)

在焊口設(shè)計(jì)方面，有端面式和剪切式兩種基礎(chǔ)模式可供選擇。不同模式適用于不同需求，端面式適合平面，剪切式強(qiáng)度與靈活性俱佳。

? 行業(yè)內(nèi)應(yīng)用

超聲波焊接還包括鉚焊法、埋植、成型、點(diǎn)焊和切割封口等多種方法，廣泛應(yīng)用于電子、化妝品等多個(gè)行業(yè)。實(shí)現(xiàn)高效潔凈的熔接，免用輔助品。

042.工藝流程與設(shè)備

? 超聲波設(shè)備構(gòu)成

超聲波焊接裝置通過電晶體功能設(shè)備將50/60Hz的電頻轉(zhuǎn)換為20KHz或40KHz的高頻電能，再由轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)能。最后，調(diào)壓裝置將這種機(jī)械能高效傳輸至超聲波熔接機(jī)的焊頭。焊頭傳遞振動(dòng)至產(chǎn)品，熔化后停止振動(dòng)，形成分子鏈。

? 焊接步驟與監(jiān)測

在焊接過程中，振動(dòng)通過工作件傳遞給粘合面，產(chǎn)生摩擦熱，使塑膠材料逐漸熔化，當(dāng)熔融物質(zhì)接觸到界面時(shí)，振動(dòng)會(huì)適時(shí)停止，以確保熔化物在固化過程中能夠形成強(qiáng)健的分子鍵。整個(gè)焊接周期通常在短短不到一秒內(nèi)完成，周期短但強(qiáng)度高。

053.常見問題解析與解決方案

? 強(qiáng)度不足

在超聲波焊接過程中，我們常常會(huì)遇到熔接強(qiáng)度無法滿足預(yù)期的問題。這主要是由于多種因素共同作用的結(jié)果。熔接強(qiáng)度未達(dá)預(yù)期主要因材質(zhì)與溫度控制，需優(yōu)化工藝參數(shù)以提升焊接質(zhì)量。

? 表面損傷

制品表面出現(xiàn)傷痕或裂痕的問題，主要是由于超聲波作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的高熱能與振動(dòng)摩擦能量的影響。高熱與振動(dòng)易損傷制品表面，需優(yōu)化能量與時(shí)間參數(shù)。

? 制品變形

制品變形扭曲現(xiàn)象的產(chǎn)生，主要?dú)w因于以下幾個(gè)因素：熔接前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及超音波熔接過程中的壓力和時(shí)間控制等。形狀與設(shè)計(jì)誤差導(dǎo)致變形，需在熔接前進(jìn)行詳細(xì)參數(shù)分析以防止變形問題。

? 內(nèi)部零件破壞

在超音波熔接過程中，由于產(chǎn)生的應(yīng)力或熱能，可能導(dǎo)致內(nèi)部零件的破壞。應(yīng)力與熱能導(dǎo)致內(nèi)部零件破壞，需優(yōu)化超聲波傳導(dǎo)與設(shè)計(jì)，以減少內(nèi)部零件的破壞風(fēng)險(xiǎn)。

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