塑料的超聲波焊接性能

塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料可塑但不可逆。次加熱時(shí)可熔化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化變硬而形成固體；但這種變化時(shí)不可逆的，當(dāng)重新受熱加壓時(shí)，熱固性塑料不能再次熔化。因此，超聲波焊接不能焊接熱固性塑料。熱塑性塑料可塑又可逆；當(dāng)加熱形成固體后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅經(jīng)歷形態(tài)的變化，是可逆的；鋰電是一個(gè)極具韌性的產(chǎn)品，從80年代誕生，至今經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的沉淀與技術(shù)革新，同時(shí)鋰電無(wú)論生產(chǎn)還是銷毀過(guò)程均對(duì)環(huán)境危害較小，比較符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的訴求，所以鋰電才成為了當(dāng)今新一代能源的核心重點(diǎn)。重新加熱和加壓時(shí)，能夠重新熔化并再次形成固體。超聲波焊接能夠焊接大部分的熱塑性塑料。

熱塑性塑料又分為無(wú)定形塑料和半結(jié)晶塑料，由于二者的分子結(jié)構(gòu)和排布不同，二者的超聲波焊接性能又有所差別。

無(wú)定形塑料的分子結(jié)構(gòu)呈隨機(jī)分布，沒(méi)有一個(gè)明確的熔點(diǎn)Tm，其在一個(gè)很廣泛的溫度范圍內(nèi)逐步軟化、熔化和流動(dòng)；異種金屬的焊接在我們超聲波行業(yè)經(jīng)常會(huì)遇到三種材質(zhì)銅、鋁、鎳之間相互進(jìn)行焊接，且超聲波焊接后導(dǎo)電性以及強(qiáng)度性能良好。而不是一旦加熱到某個(gè)溫度就立即從固體熔化，然后又立即固化。無(wú)定形塑料這種特性非常易于傳導(dǎo)超聲波振動(dòng)能力，能夠在較大的壓力和振幅范圍內(nèi)進(jìn)行超聲波焊接。

半結(jié)晶塑料的分子結(jié)構(gòu)在局部呈規(guī)律性分布，有一個(gè)明確的熔點(diǎn)Tm，在溫度達(dá)到熔點(diǎn)之前，半結(jié)晶塑料始終保持著固態(tài)；當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)后，整個(gè)分子鏈立刻開始運(yùn)動(dòng)，并立即固化。無(wú)定形塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過(guò)程區(qū)別如圖所示。

半結(jié)晶塑料呈規(guī)律性分布的分子結(jié)構(gòu)類似于彈簧，非常容易吸收高頻的超聲波振動(dòng)能量，使得能量很難從焊頭傳導(dǎo)到焊接界面，必須有足夠大的超聲波能量才能使得半結(jié)晶塑料熔化。因此，相對(duì)于無(wú)定形塑料，半結(jié)晶塑料比較難焊接。為了使得半結(jié)晶塑料獲得較高的焊接質(zhì)量，往往需要考慮更多的因素，例如，較高的振幅、合適的焊接界面設(shè)計(jì)、焊頭的接觸、焊接的距離以及焊接夾具等。無(wú)定形塑料和半結(jié)晶塑料的超聲波焊接難易程度如表2所示。超聲波的方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，可用于測(cè)距、檢測(cè)、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。

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。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。5．先清潔后維修對(duì)污染較重的電氣設(shè)備，先對(duì)其按鈕、接線點(diǎn)、接觸點(diǎn)進(jìn)行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。

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)；9．先直流后交流檢修時(shí)，必須先檢查直流電壓，再交流回路動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)，如果是濾波回路的問(wèn)題的話，它將引起整機(jī)的系統(tǒng)問(wèn)題，超聲波焊接機(jī)的直流電源一般為300V，或 -160V分壓。如果熔化溫度相差很大，一種塑料已經(jīng)開始分解了，另一種塑料才開始熔化，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。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。

超聲波焊接機(jī)為什么焊接不穩(wěn)定，焊接一會(huì)兒正常一會(huì)兒不正常怎么辦？

超聲波焊接機(jī)焊接不穩(wěn)定的原因有很多：

1.電壓是否穩(wěn)定；

2.氣壓是否穩(wěn)定；

3.模具時(shí)間久了頻率偏離導(dǎo)致焊接不穩(wěn)定；

4.機(jī)器使用時(shí)間久，內(nèi)部老損；

5.焊接材質(zhì)不好；

超聲波功率不穩(wěn)定，熱鉚焊接機(jī)，主要取決焊接機(jī)電箱及換能器的匹配和電子元器件的穩(wěn)定性。

如果一開始使用時(shí)就出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，原因可能是：

1.設(shè)計(jì)功率不夠；

2.參數(shù)設(shè)置不合理；

3.產(chǎn)品的焊接面和模具接觸面不平；

4.焊接機(jī)電源或換能器有問(wèn)題或設(shè)計(jì)不合理；

5.焊接壓力不夠。  

塑料焊接機(jī)技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

汽車用塑料分為兩種：一種是熱固性塑料，它們能夠經(jīng)受住普通的烘漆操作；由于超聲波金屬焊接技術(shù)能夠焊接密度大、厚度高的金屬以及異種金屬，所以對(duì)于實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的焊機(jī)的制造要求較高。一種是熱塑性塑料， 具有加工容易、快速的優(yōu)點(diǎn)。在車用塑料中，居前7位的塑料材料品種與所占比例大致為：聚21％、聚氨酯19．6％、聚12．2％、熱固性復(fù)合材料10．4％、ABS 8％、尼龍7．8％、聚乙烯6％。    塑料的連接是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。塑料可以通過(guò)機(jī)械緊固、粘接或焊接進(jìn)行連接。緊固連接速度快，適用于所有塑料，但是成本高、會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，不能形成密封接頭或獲得適當(dāng)?shù)男阅?。粘接能獲得優(yōu)良的性能和接頭，但操作困難，需要精心地進(jìn)行接頭和表面制備，而且速度很慢，不適于大批量生產(chǎn)。而熱風(fēng)塑料焊接經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、快捷、可靠，能形成靜態(tài)強(qiáng)度接近于母材的接頭，因而適用于大批量生產(chǎn)，在汽車工業(yè)獲得了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。塑料焊接技術(shù)水平已經(jīng)成為了衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)水平及新材料開發(fā)水平的標(biāo)志之一。 汽車工業(yè)各種塑料焊接方法

      塑料的焊接局限于熱塑性塑料的焊接 ，因?yàn)橹挥袩崴苄运芰显诩訜釙r(shí)可以熔化或軟化，而熱固性塑料加熱時(shí)不能軟化和重熔。熱風(fēng)焊接類似于金屬的氧氣焊，只不過(guò)后者用明火前者用熱氣流加熱。熱氣焊過(guò)程中，來(lái)自焊槍（推薦使用LEISTER焊槍）中的熱氣流(典型的溫度為20-700°C, 連續(xù)調(diào)節(jié)，流速達(dá)230L／ min)同時(shí)對(duì)焊條和焊件加熱，當(dāng)材料表面軟化達(dá)到黏稠狀態(tài)時(shí)，焊條連續(xù)壓進(jìn)到焊縫中。 焊條材料完全與母材成份相同，通常是圓形的(直徑約5mm) ，焊接厚板時(shí)采用多焊道焊接。圓形焊條的一個(gè)缺點(diǎn)是在多焊道過(guò)程中空氣泡容易截留在焊縫中，造成強(qiáng)度降低，這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)采用三角形截面焊條解決?？捎脽犸L(fēng)焊接的典型材料包括聚、聚乙烯、聚、有機(jī)玻璃、聚碳酸酯、聚甲醛、聚、尼龍、ABS等。 熱風(fēng)焊接的主要優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性(靈活性)強(qiáng)，可用簡(jiǎn)單的便攜式設(shè)備加工大型、復(fù)雜的零部件。因此，釬料與低熔點(diǎn)母材之間就是同種金屬的熔焊過(guò)程，不存在特殊困難。