超聲波焊是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，用來(lái)裝配處理熱塑性塑料配件，及一些合成構(gòu)件的方法。目前被運(yùn)用的朔膠制品與之間的粘結(jié)，朔膠制品與金屬配件的粘結(jié)及其它非朔膠材料之間的粘結(jié)！它取代了溶劑粘膠機(jī)械堅(jiān)固及其它的粘接工藝是一種先進(jìn)的裝配技術(shù)！超聲波焊接不但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果。

超聲波的優(yōu)點(diǎn)：

1，節(jié)能
2，無(wú)需裝備散煙散熱的通風(fēng)裝置
3，成本低,效率高
4，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)！

超聲波焊接機(jī)的工作原理!

　　超聲波焊接裝置是通過(guò)一個(gè)電晶體功能設(shè)備將當(dāng)前50/60hz的電頻轉(zhuǎn)變成20khz或40khz的電能高頻電能，供應(yīng)給轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換成用于超聲波的機(jī)械振動(dòng)能，調(diào)壓裝置負(fù)責(zé)傳輸轉(zhuǎn)變后的機(jī)械能至超聲波焊接機(jī)的焊頭。焊頭是將機(jī)械振動(dòng)能直接傳輸至需壓合產(chǎn)品的一種聲學(xué)裝置。

　　振動(dòng)通過(guò)焊接工作件傳給粘合面振動(dòng)磨擦產(chǎn)生熱能使塑膠熔化，
振動(dòng)會(huì)在熔融狀態(tài)物質(zhì)到達(dá)其介面時(shí)停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時(shí)產(chǎn)生個(gè)強(qiáng)分子鍵，
整個(gè)周期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強(qiáng)度卻接近是一塊連著的材料!!

焊接：

指的是廣義的將兩個(gè)熱塑性塑料產(chǎn)品熔接的過(guò)程。當(dāng)超音停止振動(dòng)時(shí)，
固體材料熔化，完成焊接。其接合點(diǎn)強(qiáng)度接近一整塊的連生材料，
只要產(chǎn)品的接合面設(shè)計(jì)得匹配，
完全密封是絕對(duì)沒(méi)有什么問(wèn)題的，

碟合：

熔化機(jī)械鎖形成一個(gè)材質(zhì)不同的塑料螺栓的過(guò)程。

嵌入：

將一個(gè)金屬無(wú)件嵌入塑料產(chǎn)品的預(yù)留孔內(nèi)。
具有強(qiáng)度高，成型周期短安裝快速的優(yōu)點(diǎn)！！
類似于模具設(shè)計(jì)中的嵌件！

ultrasonic welding 1

ultrasonic welding 2

ultrasonic welding 3

ultrasonic welding 4.

彎曲/生成
　
　　音波將配件的一部分熔化再組成一個(gè)塑料的突起部位或塑料管或其它擠出配件。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于處理的快速，較小的內(nèi)壓，良好的外觀及對(duì)材料本性的克服。

點(diǎn) 焊

　　點(diǎn)焊是對(duì)沒(méi)有預(yù)留也或能源控制的兩個(gè)熱塑塑料組件的局部焊接。點(diǎn)焊也能產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)有力的粘合構(gòu)造，尤其適合一些大型配件、有突起的塑料片或澆注的熱塑塑料以及那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以進(jìn)入接合面的產(chǎn)品。

剪 切

　　切和封口一些有序與無(wú)序的熱塑材料的超音波工藝。用這種方法密封的邊緣不開(kāi)裂，且沒(méi)有毛邊、卷邊現(xiàn)象。

　　紡織品/膠片的密封 紡織品品及一些膠片的密封也可用到超音波。它可對(duì)膠片實(shí)行緊壓合，還可對(duì)紡織品進(jìn)行整潔的局部剪切與密封。縫合的同時(shí)也起到了裝飾的作用。
影響超音波焊接的因素

　　說(shuō)起熱塑塑料的可焊接力，不能不說(shuō)到超音波壓合對(duì)各種樹(shù)脂的要求。其 主要的因素包括聚合物結(jié)構(gòu)，熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學(xué)結(jié)構(gòu)。

聚合物結(jié)構(gòu)

　　非結(jié)晶聚合物分子排列無(wú)序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化 及至流動(dòng)的溫度（tg玻璃化溫度）。這類樹(shù)脂通常能有效傳輸超音速振動(dòng)并在相當(dāng)廣泛的壓力/振幅范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的焊接。

　　半結(jié)晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點(diǎn)（tm熔化溫度）和再度凝固點(diǎn)。固態(tài)的結(jié)晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機(jī)械振動(dòng)。所以此類聚合物是不易于將超聲波振動(dòng)能量傳至壓合面，幫要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化熱度）才能把半結(jié)晶型的結(jié)構(gòu)打斷從而使材料從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，這也決定了這類材料熔點(diǎn)的明顯性，熔化的材料一旦離開(kāi)熱源，溫度有所降低便會(huì)導(dǎo)致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊性（例如：高振幅、接合點(diǎn)的良好設(shè)計(jì)、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設(shè)備）才能取得超聲波焊接的成功。

聚合物：熱塑性與熱固性

　　將單體結(jié)合在一起的過(guò)程稱為“聚合”。聚合物基本可分為兩大類：熱塑性和熱固性。熱塑性材料加熱成型后還可以重新再次軟化和成型，基所經(jīng)歷的只是狀態(tài)的變化而已-這種特性使決定了熱塑性材料超音波壓合的適應(yīng)性。熱固性材料是通過(guò)不可逆反的化學(xué)反應(yīng)生成的，再次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產(chǎn)品軟化，所以傳統(tǒng)上一直認(rèn)為熱固性材料是不適合使用超音波的。

熔化溫度

　　聚合物的熔點(diǎn)越高，其焊接所需的超音波能量越多.

硬度（彈力系數(shù)）

　　材料的硬度對(duì)其是否能有效傳輸超音速振動(dòng)是很有影響的。總的說(shuō)來(lái)，愈硬的材料其傳導(dǎo)力愈強(qiáng)。

超聲波熔接 ：

　　以超聲波頻率振動(dòng)的焊頭，在預(yù)定的時(shí)間及壓力下，磨擦生熱，令塑膠接面相互熔合，既牢固，又方便快捷

超聲波埋插：

　　由焊頭送到金屬及塑膠間的超聲波震動(dòng)，磨擦生熱令塑膠接觸面熔化，使金屬椿擠入塑膠孔內(nèi)。

超聲波鉚接，成形包覆：

　　塑膠件上的梢子，通過(guò)金屬件的孔，以高震幅焊頭震動(dòng)梢端，使其熔解，順著焊頭的接觸面變?yōu)殂T釘形狀，將金屬板鉚住


超聲波點(diǎn)焊

　　將兩層塑膠板焊接，焊頭中央的導(dǎo)梢以超波震動(dòng)攢穿上層塑膠板，由于震動(dòng)能產(chǎn)生離析，塑膠接面間接產(chǎn)生磨擦熱，令兩層塑膠板熔接。

二.超聲波塑料焊接的相容性和適應(yīng)性：

　　熱塑性塑料,由于各種型號(hào)性質(zhì)不同,造成有的容易進(jìn)行超聲焊接,有的不易焊接.如圖表中黑方塊表示兩種塑料的相容性好,容易進(jìn)行超聲焊接,圓圈表示在某些情況下相容,焊接性能尚可,空格表示兩種塑料相容性很差,不易焊接.

超聲波焊接的焊口設(shè)計(jì)：

　　兩個(gè)熱塑性塑料零件的超聲波焊接要求超聲波振動(dòng)通過(guò)焊接頭傳遞到組合件的上半部, 后傳至兩半的結(jié)合處或界面上.在此,振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能,用以熔化塑料.當(dāng)振動(dòng)停止后,塑料在壓力下固化,在結(jié)合面上產(chǎn)生焊接.

　　兩個(gè)結(jié)合表面的設(shè)計(jì),對(duì)于獲得 佳焊接結(jié)果來(lái)說(shuō)是非常重要的.有各種各樣的連接設(shè)計(jì),每一種都有特色和優(yōu)點(diǎn).各種設(shè)計(jì)的使用取決于許多因素,例如塑料類型、零件幾何形狀、焊接的要求（即粘性、強(qiáng)度、密封等）.

夾具裝置：

　　塑料超聲波焊接的一個(gè)重要因素是夾具裝置.夾具裝置的主要用途是固定零件,使之與焊接頭對(duì)準(zhǔn),同時(shí)對(duì)組合件提供適當(dāng)?shù)闹?被焊接的材料、零件幾何形狀、壁厚和零件的對(duì)稱性均可影響能量向界面的傳遞,因此設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須加以考慮.

　　某些用途,例如鉚接和嵌插,要求在焊接頭接觸區(qū)下面有堅(jiān)硬的承托裝置.鋁質(zhì)的夾具裝置可提供必要的剛度,可以鍍鉻來(lái)防止零件出現(xiàn)疤痕和提高耐磨性.

　　在一些用途中,夾具必須具有一定程度的彈性以保證在連結(jié)區(qū)產(chǎn)生異相狀態(tài).異相狀態(tài)一般在 差的結(jié)合處出現(xiàn),這是待焊接的范圍；不過(guò),由于某些零件材料和幾何形狀,結(jié)合的兩半可能合成一整體,上下同時(shí)振動(dòng),如果這種狀態(tài)出現(xiàn),將承槽由剛性材料改為彈性材料,或者將硬度計(jì)由軟性材料改為另一種材料,往往足以在連結(jié)區(qū)重新建立異相狀態(tài).

　　簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)性?shī)A具可用木料、環(huán)氧樹(shù)脂或熟石膏建造.對(duì)于更精密、更長(zhǎng)壽命的夾具將要用鋁、鋼、黃銅、鑄塑尿烷,或其它的彈性材料.夾具設(shè)計(jì)范圍廣,從快速拆卸夾具到簡(jiǎn)單的金屬板均有.應(yīng)用的要求和生產(chǎn)率通常決定夾具的設(shè)計(jì)。

　　上圖表示簡(jiǎn)單的對(duì)接焊連接和有能量導(dǎo)向部分的理想連接的時(shí)間--溫度曲線.能量導(dǎo)向部分允許迅速焊接,同時(shí)達(dá)到 大的強(qiáng)度.在導(dǎo)向部分的材料如圖示在整個(gè)結(jié)合區(qū)內(nèi)流動(dòng).

　　上圖表示焊前按要求比例設(shè)計(jì)能量導(dǎo)向部分改進(jìn)對(duì)接焊與導(dǎo)致的材料流動(dòng).工件尺寸的選擇應(yīng)是如圖示能量導(dǎo)向部分熔化后足夠分布于結(jié)合面之間,通常,對(duì)于易焊的樹(shù)脂能量導(dǎo)向部分 小高度為0.010英寸（0.25毫米）.對(duì)于某些需要高能量的樹(shù)脂,即結(jié)晶型、低剛度或高熔化溫度的非晶型（例如聚碳酸酯、聚砜）樹(shù)脂,需要較大的能量定向部分,其 小高度為0.020英寸（0.5毫米）。在工件之間對(duì)齊的方法,例如銷(xiāo)釘和插口,應(yīng)包括在工件設(shè)計(jì)中。必須指出,為熔劑焊封所作的設(shè)計(jì)一般可以修改,以符合超聲波焊接的要求。

要避免：

　　能量導(dǎo)向部分設(shè)計(jì)的典型錯(cuò)誤是將結(jié)合面削成45度的斜面.

　　上圖表示這樣做的結(jié)果.

　　上圖表示便于對(duì)齊的階梯式連接.這種連接設(shè)計(jì)適合于在側(cè)面不宜有過(guò)多的熔體或溢料之場(chǎng)合

榫槽連接法：

　　主要用于焊接和防止內(nèi)外燒化.不過(guò),需要保持榫舌兩側(cè)的間隙使模制較困難.錐度可根據(jù)模塑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修改,但必須避免在零件之間產(chǎn)生任何障礙。

　　上圖表示適用于超聲波焊接的各種基本能量導(dǎo)向連接法,這些可作為典型連接部分的參考,對(duì)具體用途應(yīng)稍作修改。

　　上圖表示需要嚴(yán)密封接時(shí)所用的剪切連接法,特別適合于晶型樹(shù)脂（尼龍、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯硫）.因?yàn)榫蜆?shù)脂從固態(tài)到熔化改變迅速、溫度范圍窄、能量導(dǎo)向式連接就不是 佳方法,原因是來(lái)自導(dǎo)向部分的熔融樹(shù)脂在它能與相結(jié)合的表面熔合之前會(huì)迅速凝固

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