超聲波塑焊的問題說明
 
一、超聲波焊接原理
超聲波焊接是利用高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。
二、簡(jiǎn)介
超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40 KHz 電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將塑料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜。一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器，換能器變幅桿/焊頭三聯(lián)組，模具和機(jī)架 。線性振動(dòng)摩擦焊接利用在兩個(gè)待焊工件接觸面所產(chǎn)生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下，一個(gè)工件在另一個(gè)表面以一定的位移或振幅往復(fù)的移動(dòng)。一旦達(dá)到預(yù)期的焊接程度，振動(dòng)就會(huì)停止，同時(shí)仍舊會(huì)有一定的壓力施加于兩個(gè)工件上，使剛剛焊接好的部分冷卻、固化，從而形成緊密地結(jié)合。軌道式振動(dòng)摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法。在進(jìn)行軌道式振動(dòng)摩擦焊接時(shí)，上部的工件以固定的速度進(jìn)行軌道運(yùn)動(dòng)——向各個(gè)方向的圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生熱能，使兩個(gè)塑料件的焊接部分達(dá)到熔點(diǎn)。一旦塑料開始熔化，運(yùn)動(dòng)就停止，兩個(gè)工件的焊接部分將凝固并牢牢的連接在一起。小的夾持力會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生最小程度的變形，直徑在10英寸以內(nèi)的工件可以用應(yīng)用軌道式振動(dòng)摩擦進(jìn)行焊接。
三、焊接原理
超聲波焊接原理：超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅 。桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的最佳壓力之積
四、焊接種類
1、超聲波焊接
熱塑性塑料在超聲波振動(dòng)作用下，由于表面分子間摩擦生熱而使兩塊塑料熔接在一起的焊接方法。
熱塑性塑料焊接注意事項(xiàng)：
A.舌榫的設(shè)計(jì)保證在焊接周期中對(duì)位方便。
B.焊線設(shè)計(jì)纖細(xì)，但必須有足夠的可熔化材料令焊接面熔合。具體設(shè)計(jì)方式要視乎應(yīng)用在焊接何種工件設(shè)備中。焊接壓力、震幅等參數(shù)可調(diào)，保證焊頭能接觸到焊接面并施壓，下工件為接受壓力部份，置于底模中不動(dòng)。焊頭因產(chǎn)生超聲波高頻，令上工件生熱震動(dòng)，因而能與下工件熔合，焊頭停止震動(dòng)后，壓力保持,令熔解位置冷卻成型。整個(gè)焊接時(shí)間大多為少于一秒。
五、熔焊方法
1、熔接法：以超音波超高頻率振動(dòng)的焊頭在適度壓力下，使二塊塑膠的接合面產(chǎn)生摩擦熱而瞬間熔融接合，焊接強(qiáng)度可與本體媲美，采用合適的工件和合理的接口設(shè)計(jì)，可達(dá)到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來的不便，實(shí)現(xiàn)高效清潔的熔接。
　　2、鉚焊法：將超音波超高頻率振動(dòng)的焊頭，壓著塑膠品突出的梢頭，使其瞬間發(fā)熱融成為鉚釘形狀，使不同材質(zhì)的材料機(jī)械鉚合在一起。
　　3、埋植：借著焊頭之傳道及適當(dāng)之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母、螺桿等）擠入預(yù)留入塑膠孔內(nèi)，固定在一定深度，完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統(tǒng)模具內(nèi)成型之強(qiáng)度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點(diǎn)。
　　4、成型：本方法與鉚焊法類似，將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，焊頭發(fā)出超音波超高頻振動(dòng)后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定，且外觀光滑美觀、此方法多使用在電子類、喇叭之固定成形，及化妝品類之鏡片固定等。
5、點(diǎn)焊： A、將二片塑膠分點(diǎn)熔接無需預(yù)先設(shè)計(jì)焊線，達(dá)到熔接目的。 B、對(duì)比較大型工件，不易設(shè)計(jì)焊線的工件進(jìn)行分點(diǎn)焊接，而達(dá)到熔接效果，可同時(shí)點(diǎn)焊多點(diǎn)。
6、切割封口：運(yùn)用超音波瞬間發(fā)振工作原理，對(duì)化纖織物進(jìn)行切割，其優(yōu)點(diǎn)切口光潔不開裂、不拉絲。
六、焊接優(yōu)點(diǎn)
1、超聲波塑料焊接優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接強(qiáng)度高、密封性好；
2、取代傳統(tǒng)的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無污染且不會(huì)損傷工件；
3、焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進(jìn)行排除和維護(hù)。
七、缺點(diǎn)
(1)當(dāng)焊接工件的厚度及硬度提高時(shí)，焊接所需功率呈指數(shù)增大，因而增加了超聲波焊機(jī)的制造成本。當(dāng)所需功率過大時(shí)，聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和工藝效果都會(huì)產(chǎn)生一系列較難解決的問題。
(2)當(dāng)前超聲波焊接系統(tǒng)的接頭形式僅限于搭接，且受工具頭的限制，工件只能在焊接系統(tǒng)允許的尺寸范圍內(nèi)伸入，焊接的接頭形式和尺寸范圍局限性較大。
(3)當(dāng)前對(duì)于超聲波焊接的質(zhì)量檢測(cè)較為困難，一般的檢測(cè)方法難以在生產(chǎn)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無損檢測(cè)的方法尚未達(dá)到普及狀態(tài)。
八、應(yīng)用前景
針對(duì)所有的應(yīng)用市場(chǎng)，超聲波焊接其特有的優(yōu)點(diǎn)--快捷、高效、清潔和牢固，贏得了各行各業(yè)的認(rèn)可。
1、 汽車：（交通業(yè)） 超聲波可通過計(jì)算機(jī)程序控制來實(shí)施對(duì)大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險(xiǎn)杠、前后門、燈具、剎車燈等。隨著高等級(jí)道路的發(fā)展，反光片也越來越多的采用超聲波焊接。
2、 家電： 通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可用于：手提日光燈罩，蒸氣熨門、電視機(jī)外殼、音響外殼、收錄、音機(jī)透明面板、電源整流器、電視機(jī)殼螺絲固定座、減蚊燈殼、洗衣機(jī)脫水槽等需要密封、牢固和美觀的家電產(chǎn)品等。
3、 包裝： 軟管的封口，特殊打包帶的連接。
4、 玩具業(yè)： 由于采用了超音波技術(shù)使產(chǎn)品清潔、高效、牢固，免除使用螺絲、粘合劑、膠水或其他輔助品，降低了生產(chǎn)成本，使企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力大大增強(qiáng)。
5、 電子： 運(yùn)用自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)使用戶達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)確保產(chǎn)品之品質(zhì)需求。
6、 其他商業(yè)用途： 從通訊器材，電腦行業(yè)、打印設(shè)備到音像制品等，均可采用展鴻超音波設(shè)備。
超聲波焊接材質(zhì)的選擇
 
常用材料超聲波性能分析
超聲波焊接機(jī)可以焊接哪些塑料？
超聲波焊接機(jī)可焊接的材料很多，但真正適合超聲波焊接機(jī)焊接的材料不多，為什么這么說呢？下面詳細(xì)說明：
　　超聲波焊接機(jī)可焊接的材料有：ABS、Acetal、PPS、PS、PPO、PSF、PE、PC、PA、SNA、PP、PVC、PMMA等這些材料，也就是說用這些材料來制作產(chǎn)品需要用超聲波焊接機(jī)來完成焊接動(dòng)作是可以的，但這些材料中有的雖說可用超聲波焊接機(jī)來焊接，但有的焊接出來的效果很難達(dá)到要求，也就是說很難焊。
 
最適合用超聲波焊接機(jī)來焊接的材料是：ABS、PS這兩種材料，這兩種材料焊接出來的產(chǎn)品很美觀，建議大家在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)選這兩種原材料做，這可為后期的生產(chǎn)省下很多的麻煩.為什么這么說，下面我給大家詳細(xì)介紹這些材料的特點(diǎn)吧：
1、Acetal 材料，抗張及耐壓強(qiáng)度高，耐磨性佳，最具強(qiáng)軔及強(qiáng)性，常用作接練、螺絲、軸承、滾筒、廚房用具等，因磨系數(shù)低，用超聲波熔接時(shí)需高振動(dòng)幅度及較長(zhǎng)的焊接時(shí)間。
2、酯酸織維性物質(zhì)，超聲波焊接機(jī)超聲波振動(dòng)時(shí)材質(zhì)易變化變色，接觸面不易吸收能量，焊接較困難。
3、PP 材料比重輕，有良好絕緣性，強(qiáng)度高，能耐熱及化學(xué)劑的侵蝕，抽絲后可制成繩綱等織品。制品有玩具、行李箱、音樂外殼、電氣絕緣物、食品包裝等。本材質(zhì)因彈性系數(shù)低，易衰減聲波振動(dòng)，較難熔接。
4、ABS 材料，苯藝烯共聚物,質(zhì)輕，兼具軔性，剛性與耐化學(xué)品性，用途廣泛，此材質(zhì)導(dǎo)熱性佳，特別適合超聲波焊接機(jī)焊接?！?br /> 5、PS 材料，比重輕，對(duì)水及化學(xué)物之抗蝕性強(qiáng)，安定、絕緣性佳，特別適合于射出及押出成形，常用于玩具、裝飾品、盂洗設(shè)備、磐子、透鏡、浮動(dòng)輪等的制造。由于彈強(qiáng)性系數(shù)高，適合超聲波焊接機(jī)焊接。
6、PMMA （亞克力）材料，硬度大、耐重?fù)簟⒉皇芩嶂饔?，有高度光學(xué)明晰性，著色性良好，常用于汽車尾燈、義表板、獎(jiǎng)?wù)隆⑺堫^把手等。用于超聲波焊接機(jī)時(shí)，須注意衰減度問題。
 
附圖：