超聲波的特性

從超聲波焊接的角度，超聲波具有三個(gè)非常重要的特性，這三個(gè)特性與超聲波的焊接質(zhì)量密切相關(guān)，是超聲波焊接過(guò)程中發(fā)生的諸多現(xiàn)象的根源。2）高周波是指聲波的頻率大于100KHZ時(shí)，我們就稱之為高周波，高周波熔接機(jī)正是利用的高周波的這項(xiàng)技術(shù)。理解這三個(gè)特性有助于理解超聲波焊接的工藝要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師從而可以正確的設(shè)計(jì)超聲波焊接結(jié)構(gòu)來(lái)滿足超聲波焊接的工藝要求，提高超聲波的焊接質(zhì)量。

超聲波的三個(gè)特性、產(chǎn)生的焊接現(xiàn)象、及其對(duì)塑膠件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如表1所示:

1)  能量大；超聲波能夠產(chǎn)生的比聲波大得多的能量，這是超聲波能夠?qū)λ苣z件件進(jìn)行焊接的基礎(chǔ)，同時(shí)這也是超聲波焊接強(qiáng)度較高的根本原因；正由于其產(chǎn)生巨大能量的能力，超聲波甚至能夠進(jìn)行金屬零件的焊接；而在另一個(gè)方面，恰恰由于能量大，超聲波有可能對(duì)焊接界面造成；同時(shí)可能對(duì)塑膠件其它部位或者塑膠件上已經(jīng)裝配的其它零部件造成損壞。超聲波線就是超聲波導(dǎo)熔超點(diǎn)定位裝置，通常以接觸線（或接觸點(diǎn)）形式出現(xiàn)在塑料模具上。

2) 方向性好，幾乎是直線傳播；由于超聲波的波長(zhǎng)很短，衍射效應(yīng)不顯著，所以可以近似地認(rèn)為超聲波是沿直線傳播，即傳播的方向性好，容易得到定向而集中的超聲波束。5）塑料焊接設(shè)備加裝在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化程度，方便管理，節(jié)約人力物力，大大提高生產(chǎn)效率。因此，這要求超聲波焊頭與焊接零件保持足夠大的接觸面積，保證超聲波能能夠傳導(dǎo)到焊接界面。同時(shí)，如果在傳播方向上存在孔洞等，超聲波就難繞過(guò)孔洞傳導(dǎo)能量，這也是超聲波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的地方。

3) 衰減性；盡管超聲波的穿透能力強(qiáng)，但超聲波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠(yuǎn)，能量衰減越厲害。較大的、復(fù)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。另外，在不同的塑料中，超聲波能量的衰減程度不一致。例如，在無(wú)定形塑料中，如ABS，其能量衰減程度較小，兩個(gè)ABS塑膠件即使是遠(yuǎn)程焊接也能保證焊接質(zhì)量；在半結(jié)晶塑料中，如PA66，超聲波能量衰減程度大，超聲波傳播距離較短，很難保證遠(yuǎn)程焊接的質(zhì)量。

超聲波焊接中的重要工藝參數(shù)

影響超聲波焊接質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素是超聲波焊接能量。事實(shí)上超聲波焊接機(jī)換模后，超聲焊接機(jī)焊接效果不好、不達(dá)標(biāo)，基本都不是超聲波焊接機(jī)出現(xiàn)了問(wèn)題，而是換模后，沒(méi)有正確調(diào)試導(dǎo)致的。焊接能量過(guò)大，容易造成焊接過(guò)度、產(chǎn)生毛邊，或者造成塑膠件變形、薄弱處斷裂甚至造成其它零部件損壞。但在另一方面，如果焊接能量過(guò)小，兩個(gè)塑膠件不能的熔合在一起，造成焊接強(qiáng)度低。超聲波焊接能量與以下工藝參數(shù)有關(guān)，如圖所示，超聲波焊接過(guò)程中工藝參數(shù)的調(diào)整歸根結(jié)底為對(duì)焊接能量的調(diào)整。

頻率頻率是指超聲波的頻率，包括15、20、30或40千赫茲。超聲波焊接機(jī)有著固定的頻率，無(wú)法調(diào)整。頻率越大，焊接能量越大。

振幅振幅是指焊頭表面振動(dòng)的幅度，其等于換能器表面振幅與調(diào)幅器增益以及焊頭增益之積，振幅可通過(guò)調(diào)幅器和焊頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。

振幅越大，焊接能量越大。不同塑料對(duì)于振幅的要求不一樣；相對(duì)于無(wú)定形塑料，半結(jié)晶塑料要求更高的振幅；熔點(diǎn)較高的塑料要求更高的振幅。表2顯示了多種塑料在20千赫茲下推薦使用的振幅。

塑料怎樣進(jìn)行超聲波焊接？

顧名思義，塑料焊接是指將兩個(gè)獨(dú)立的塑料件焊接為一體。學(xué)術(shù)上來(lái)說(shuō)塑料焊接是一種基于自粘接過(guò)程的塑料連接技術(shù)。自粘合性是指當(dāng)兩個(gè)表面接觸時(shí)，能形成穩(wěn)態(tài)鍵的能力。

塑料焊接適用于熱塑性塑料，因?yàn)闊峁绦运芰霞訜釙r(shí)不能軟化或重熔。塑料焊接方法可分為通過(guò)外加熱源軟化、通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式軟化、和通過(guò)電磁作用軟化幾種。今天，我們主要來(lái)學(xué)習(xí)超聲波焊接。推薦閱讀：什么是塑料焊接技術(shù)？常用塑料焊接技術(shù)介紹

超聲波焊接：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。

工藝成本：模具費(fèi)用（低），單件費(fèi)用（低）

典型產(chǎn)品：消費(fèi)電子產(chǎn)品，產(chǎn)品，包裝等

產(chǎn)量適合：小批量或大批量皆可

質(zhì)量：焊接節(jié)點(diǎn)密閉性極高

速度：快速的生產(chǎn)周期（不超過(guò)1秒）