超聲波的概念

超聲波是指頻率大于20000Hz以上的聲波，超聲波是聲波大家族中的一員，其超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），故而得名超聲波。超聲波的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，可用于測距、檢測、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學、、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應用。本文所介紹的超聲波焊接就是超聲波在塑膠焊接領(lǐng)域的一個典型應用。

超聲波焊接的局限性

盡管超聲波焊接有眾多的優(yōu)點，但超聲波焊接也有一定的局限性，在選擇超聲波焊接工藝之前和進行超聲波焊接塑膠件零件設(shè)計時，產(chǎn)品設(shè)計工程師必須清楚了解超聲波焊接的局限性，并通過合理零件設(shè)計來避免超聲波焊接缺陷的產(chǎn)生、提高焊接的質(zhì)量。

1)  材料的限制性；超聲波焊接并不能夠焊接所有的塑料，這是超聲波焊接局限性。有的塑料焊接性能好，連云港摩擦焊，有的塑料焊接性能差；而且超聲波焊接一般僅適合于同一種或者類似塑料之間的焊接。如果兩個塑膠件材料不同，多數(shù)時候超聲波焊接無能為力。因此，一旦選定超聲波焊接工藝，就不能輕易更改零件材料。有工程師曾經(jīng)向筆者反映，為何ABS材料的兩個塑膠件進行超聲波焊接時，焊接質(zhì)量非常好，但由于其它設(shè)計要求，摩擦焊加工廠，把一個塑膠件的ABS材料換成PBT，就很難焊上？就是這個原因。

2)  不可拆卸性；超聲波焊接是不可拆卸性連接，無法進行返工；一旦兩個零件通過超聲波焊接裝配成一體，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，就無法進行返工。

3)  零件大小和形狀的限制；中小型的塑膠件適合超聲波焊接，尺寸一般小于250x300mm，較大的零件可能需要多個焊接工序。而且超聲波焊接一般適用于形狀比較單一的塑膠件，形狀復雜的塑膠件有可能焊接質(zhì)量較低。

4)  超聲波的能量很大，在焊接過程中有可能造成塑膠件本身因為強度不夠而發(fā)生損壞，同時也可能造成產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件損壞。因此，震動摩擦焊，在進行產(chǎn)品設(shè)計時，盡可能增加塑膠件的強度和產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件的強度，或者將零部件遠離焊接區(qū)域，盡量把強度不高的其它零部件安排在超聲波焊接工序之后再進行裝配。

5) 超聲波對于人的聽力有傷害，摩擦焊設(shè)備，應準備好勞保用品。

壓力機

壓力機用于固定焊接套件及施加焊接所需的作用力。它由固定工裝夾具的底座和施加作用力的氣缸組成。壓力機上帶有壓力表和調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)焊接作用力。應該注意的是某一超聲波焊接設(shè)備上設(shè)定的特定表壓與另一設(shè)定同一表壓的焊機提供的焊接作用力不一定相同。焊接作用力應該用測壓儀校準以便對不同焊機之間的焊接作用力進行直接比較。壓力機上也有流量控制閥可以對焊頭接近待焊零件的速度進行調(diào)節(jié)。有些焊接設(shè)備采用電磁力加壓系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的氣缸，能更好地控制接近速度，在焊接小型或精密零件時是有益的。

4 支撐工裝

壓力機底座固定焊接過程中支撐零件的工裝。支撐工裝是為防止下部零件在超聲波作用時發(fā)生移動專門設(shè)計的，它通常加工成緊密匹配零件表面輪廓的形狀。夾具從簡單到復雜的都有，由零件設(shè)計來決定。下部零件必須受到牢固放置和支撐。夾具或底座應可調(diào)確保零件垂直于焊頭。夾具可由若干材料加工而成。不銹鋼是很好的選擇，因為它容易機加工和拋光。特型夾具現(xiàn)在可直接經(jīng)由 CAD 數(shù)據(jù)加工。較大的、復雜的、奇形怪狀的或小批量零件通常采用澆注型軟質(zhì)聚氨酯裝夾。

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