超聲波焊接中的重要工藝參數(shù)

焊接時(shí)間：

焊接時(shí)間是指焊頭接觸塑膠件發(fā)生超聲波振動(dòng)的時(shí)間，如圖所示，一般焊接時(shí)間在0.1秒至0.6秒以內(nèi)。焊接時(shí)間越長(zhǎng)，焊接能量越大。

保壓時(shí)間：

保壓時(shí)間是指超聲波停止到焊頭開(kāi)始上升的時(shí)間。在這一段時(shí)間，熔化的塑料完成固化。保壓時(shí)間越長(zhǎng)，焊接能量越大。

焊接氣壓：

焊接氣壓是在焊接過(guò)程中焊頭對(duì)塑膠件的施力。焊接氣壓越大，焊接能量就越大。

下降速度：

下降速度是指焊頭的下降速度。焊頭下降速度越快，焊接能量越大。

塑料之間的超聲波焊接兼容性

兩種塑料能夠焊接兼容，必須在化學(xué)上兼容，否則，盡管兩種塑料熔合在一起，但沒(méi)有分子鍵的結(jié)合，焊接強(qiáng)度會(huì)非常低。一個(gè)典型的例子是PE與PP的焊接。根據(jù)等強(qiáng)度的觀點(diǎn)，選擇滿足母材力學(xué)性能的焊條，或結(jié)合母材的可焊性，改用非等強(qiáng)度而焊接性好的焊條，但考慮焊縫的結(jié)構(gòu)形式，以滿足等強(qiáng)度、等剛度要求。兩種塑料都是半結(jié)晶塑料，有著相似的外觀和相似的物理性能，但它們不能在化學(xué)上兼容，因此它們不能焊接在一起。

熱塑性塑料能夠與自身焊接在一起。例如，一個(gè)ABS的零件能夠與另外一個(gè)ABS的零件焊接在一起；不同的塑料能夠焊接在一起取決于兩個(gè)因素；其一是它們的熔化溫度很接近，在22°以內(nèi)；如果熔化溫度相差很大，一種塑料已經(jīng)開(kāi)始分解了，另一種塑料才開(kāi)始熔化，兩種塑料自然無(wú)法焊接在一起。其二是相似的分子結(jié)構(gòu)。例如，ABS零件能夠與Acrylic零件進(jìn)行焊接是因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)屬性是兼容的。異種金屬焊接的時(shí)候，由于焊縫兩側(cè)的金屬和焊縫的合金成分有著明顯的差別，焊接過(guò)程中，母材和焊材都會(huì)熔化并相互混合，混合的均勻程度隨著焊接工藝的改變而改變，而且焊接接頭不同的位置，混合均勻程度也有很大差異，這就造成了焊接接頭化學(xué)成分的不均勻性。一般來(lái)說(shuō)，只有相似的無(wú)定形塑料才有機(jī)會(huì)彼此焊接在一起，而半結(jié)晶塑料的化學(xué)屬性相差很大，它們基本上不能互相焊接在一起。

值得注意的是，即使是同一種塑料之間的超聲波焊接，應(yīng)該使用來(lái)自同一家供應(yīng)商的同一種型號(hào)材料，否則也有可能產(chǎn)生焊接質(zhì)量問(wèn)題。

影響塑料超聲波焊接性能的其它因素

潤(rùn)滑劑

潤(rùn)滑劑例如蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、硬脂酸和脂肪酸等被加入到塑料中用于提高流動(dòng)性和增加注塑性能。但是，在超聲波焊接時(shí)，潤(rùn)滑劑會(huì)減小焊接界面的摩擦系數(shù)，從而影響塑料的超聲波焊接性能。

填充劑

為了提高塑料的機(jī)械性能，塑料中會(huì)加入填充劑，常用的填充劑如玻璃纖維、碳纖維、滑石粉以及碳酸鈣等。玻璃纖維添加到塑料中用于提高塑料的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。普通的礦物質(zhì)填充劑，如玻璃纖維和滑石粉，會(huì)提高塑料傳導(dǎo)振動(dòng)的能力，提高塑料的超聲波的焊接性能，特別是對(duì)于半結(jié)晶塑料。"開(kāi)敞性”較差且易出高頻振動(dòng)超聲波金屬焊接機(jī)“開(kāi)敞性”比較差，其伸入尺寸被嚴(yán)格限定在焊接所允許的范圍內(nèi)，并且其接頭形式仍然只限于搭接接頭，還沒(méi)有在技術(shù)上取得進(jìn)一步的突破。一般來(lái)說(shuō)，10%~20%的玻璃纖維會(huì)顯著提高塑料的超聲波焊接性能。但是，當(dāng)比例過(guò)大會(huì)帶來(lái)其它問(wèn)題。例如，填充劑的比例為30%，但在局部的焊接界面，真實(shí)的比例可能已經(jīng)超過(guò)30%，使得在焊接界面沒(méi)有足夠的塑料熔化而獲得理想的焊接質(zhì)量。當(dāng)填充劑比例超過(guò)40%時(shí)，很有可能在焊接界面不可焊接的材料比可焊接的材料還多，這就意味著超聲波焊接性能會(huì)變得很差。

回料

由于塑料的可回收性和降低零件材料成本，在塑料中常常會(huì)加入回料。超聲波焊接允許在塑料中加入回料，因?yàn)榛亓媳旧硎峭环N塑料。2．先外部后內(nèi)部應(yīng)先檢查所維修的超聲波設(shè)備有無(wú)明顯的維修歷史、超聲焊接時(shí)的狀況，超聲波模具的溫度，使用年限等，然后再對(duì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行檢查。但是，回料的比例不能過(guò)大，而且回料不能是已經(jīng)降解的、或者被污染的，否則會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題。為了保證焊接的質(zhì)量，建議回料的比例越少越好。

色素

色素對(duì)塑料的超聲波焊接性能影響較小，除非色素的比例過(guò)高。相比其它顏色，白色和黑色通常需要添加更多的色素，有可能帶來(lái)一些焊接問(wèn)題。同一種塑料的不同顏色可能需要不同的焊接參數(shù)，可以通過(guò)調(diào)機(jī)來(lái)獲得。

塑料等級(jí)

塑料等級(jí)對(duì)塑料的超聲波焊接性能具有很大的影響。同一種塑料的不同等級(jí)可能會(huì)有不同的熔點(diǎn)和不同的流動(dòng)特性。