塑料超聲波焊接工藝

2021-06-28 17:18

熱塑性塑料及熱塑性復合材料的焊接是指通過加熱使聚合物界面熔融（或軟化）并熔接，從而將部件連接在一起的加工方法。由于界面強度是由界面處聚合物長鏈分子間擴散形成的，所以有時也稱為熔接。超聲波焊接是熱塑性材料和熱塑性復合材料熔接的常用方法。塑料超聲波焊接工藝通過在焊件施加低振幅（10～250）高頻率機械振動來完成焊接。超聲波焊接經(jīng)常用來焊接由于復雜或價格較高而不能整體成型的部件。

塑料超聲波焊接工藝

熱塑性塑料的超聲波焊接有兩種工作模式:切入式焊接和連續(xù)焊接。切入式焊接是一個不連續(xù)的過程：超聲波焊具插入待焊件中進行焊接，焊接結(jié)束后收回。在連續(xù)焊接中，超聲波焊具在一定壓力下或固定間隙下一直保持與焊件接觸，焊件以連續(xù)方式抽出（通常為薄膜或纖維）。

超聲波焊接工作模式
材料的切入式超聲波焊接常用于焊接、鉚接、導入和壓型。切入式超聲波焊接是將待焊件放入夾具中，起動程序施加超聲波能量進行焊接，結(jié)束后取走焊件。切入式焊接過程可以手動或自動，整個切入式焊接周期短的可以達到幾分之一秒，長的為20～30s。

連續(xù)超聲波焊接幾乎只用于連接薄膜和纖維。被連接材料置于焊頭和夾具之間并以一定的速度喂入。這種應用類似于塑料縫合，并且許多連續(xù)超聲波焊接設備的設計無論是外觀還是功能都像一臺縫紉機。但對于較大的連續(xù)焊接焊件，焊接設備通常很大，其設計就與縫紉機完全不同。材料在連續(xù)超聲波焊接過程中所承受的力和振動與切入式焊接類似。通常焊頭和夾具邊緣在材料進入位置為圓形。當材料進入焊頭和夾具之間時，壓力逐漸增加，且材料上所施加的超聲波振動也逐漸增加，直到力達到穩(wěn)定狀態(tài)。因為材料在焊頭與夾具的縫隙中，所以冷卻過程中的保持壓力可以由相鄰已經(jīng)焊好的材料（已冷卻和固化）施加。

超聲波焊接工藝特性超聲波焊接通常有兩種形式：近場焊接和遠場焊接。目前工業(yè)上廣泛使用的20kHz焊接系統(tǒng)中，將焊頭/部件界面與焊接面之間距離小于6mm的稱為近場焊接，距離大于6mm的稱為遠場焊接。
①近場焊接主要包括焊件的機械振動、熱塑性塑料的黏彈性加熱、熱傳遞、流動和浸潤、分子間擴散、冷卻和重新固化等6個階段。在近場焊接中，焊接面的振幅與焊頭表面的振幅接近。
②遠場焊接由于焊頭與部件接觸面到焊接面之間的距離大于6mm，所以在20kHz頻率下，塑料部件中的波長為6～13cm。頻率越高，波長越短，6mm的距離相對太大以至于不能忽略微波在部件中傳播的影響。

塑料超聲波焊接工藝是一門新型高效的塑料連接固定技術。由于其高效的生產(chǎn)效率、低廉的設備投資和可靠的質(zhì)量保證 , 它正得到越來越廣泛的推廣和應用。

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