超聲波焊接的工作原理

超聲波焊接的基本過程可以通過以下步驟來描述：

　　1.待焊接的部件放置在鐵砧或夾具中。

　　2.喇叭接觸待焊接的部件。

　　3.施加壓力以使喇叭與焊接材料接觸并將它們保持在一起。

　　4.喇叭提供超聲波振動(dòng)來加熱材料。振動(dòng)上下或左右移動(dòng)不到一毫米。

　　5.材料焊接在一起。

　　6.喇叭縮回，焊接材料可從鐵砧上取下。

　　焊接時(shí)間，施加的壓力和溫度由焊接設(shè)備內(nèi)的計(jì)算機(jī)或微處理器控制。這意味著你不需要設(shè)置加熱和冷卻時(shí)間，也不必再猜測它們應(yīng)該存在多長時(shí)間。在焊接過程中實(shí)際發(fā)生的事情取決于材料的性質(zhì)。在金屬中，超聲波振動(dòng)平行于材料平面?zhèn)鬟f。摩擦熱使金屬表面的溫度升高到熔化溫度的約三分之一，但不會(huì)熔化金屬。相反，熱量從表面去除金屬氧化物和薄膜。這允許金屬原子在兩個(gè)表面之間移動(dòng)并形成將金屬保持在一起的鍵。

　　在塑料的情況下，振動(dòng)垂直于材料的平面，并且摩擦熱使溫度升高到足以熔化塑料。塑料分子混合在一起形成鍵。冷卻后，塑料表面焊接在一起。焊接時(shí)間可以變化，但焊接可以在短至0.25秒內(nèi)形成。

　　超聲波焊接中變化的因素是聲波的頻率（通常為20,30或40 kHz），用于將材料保持在一起的壓力，以及超聲波應(yīng)用的時(shí)間（分?jǐn)?shù)秒到超過一秒）。

　　超聲波焊接與傳統(tǒng)方法相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，相對(duì)于其他方法，焊接在低溫下發(fā)生。因此，制造商不需要消耗大量的燃料或其他能量來達(dá)到高溫。這使得該過程更便宜。它也更快更安全。

　　該過程在幾秒到幾秒內(nèi)發(fā)生。因此，它可以比其他方法更快地完成。如果您遇到輕微的殘留物堆積，可以使用高溫涂層上的硬線刷和低溫特氟龍涂層上的軟布清潔板上。事實(shí)上，它可以比膠水更好，更快地粘合塑料。例如，汽車中的新智能鑰匙中有一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器芯片。汽車只能在感應(yīng)到芯片時(shí)啟動(dòng)。為了制作鑰匙，金屬鑰匙坯的一端和芯片放入塑料頂部的一半。另一半放在它們上面并粘合到基部的一半。這種粘合通常用膠水完成，這需要時(shí)間來固化。在不到一秒的時(shí)間內(nèi)，可以使用超聲波焊接完成相同的任務(wù)。

　　后，超聲波焊接與相同材料的傳統(tǒng)焊接一樣堅(jiān)固耐用 - 這只是該方法用于汽車制造的原因之一。為了使汽車更輕，更省油，汽車制造商正在將鋁作為汽車車身的主要金屬。與傳統(tǒng)焊接相比，超聲波焊接可用于在更短的時(shí)間內(nèi)和更低的溫度下粘合金屬。

臺(tái)州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實(shí)體公司。

材料對(duì)熱塑性塑料焊接響應(yīng)的影響

　　密度

　　這表明與基本類型相比，是否存在大量添加劑，例如玻璃纖維（GF），玻璃球（GG），石棉，滑石等，它們會(huì)影響焊接響應(yīng)。在大多數(shù)情況下，這些添加劑會(huì)增加密度。

　　根據(jù)溫度剪切模量G'和機(jī)械損耗因子Tanδ

　　從高G'或E剪切模量可以預(yù)期有利的焊接性能，該剪切模量在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下是恒定的。如果熔體停留時(shí)間太短，則熱量不會(huì)深深地浸入焊縫中，并導(dǎo)致冷，弱焊接。在同一時(shí)間的機(jī)械損耗因數(shù)tanδ（衰減）應(yīng)該低到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和盡可能恒定。硬質(zhì)無定形塑料在室溫下具有這些有利的性質(zhì)。聲波被傳送到連接表面而沒有太多損失并轉(zhuǎn)換成熱量。大多數(shù)增強(qiáng)材料增加了剛度，因此剪切模量也提高了。

　　在未填充的熱塑性塑料的情況下，剪切模量也受到水分含量，結(jié)晶度和晶體取向以及自含應(yīng)力的影響。在增強(qiáng)熱塑性塑料的情況下，這些影響也是有效的。

　　直至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）或直至熔化區(qū)（Tm）的剪切模量曲線顯著下降意味著機(jī)械損耗因子的增加并且在通向連接表面的途中導(dǎo)致聲波明顯衰減。但是，通常會(huì)看到多個(gè)超聲波工具或堆棧被用于將幾個(gè)小部件焊接到較大的部件上，例如端口和支架上的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管上。通常，在半結(jié)晶塑料的情況下，能量損失大于硬質(zhì)無定形塑料的情況。與由無定形塑料制成的那些相比，在半結(jié)晶塑料的情況下，相同形狀的模制件通常需要更高的發(fā)電機(jī)功率輸出或更長的焊接周期和更高的振幅。通常，希望具有較短的焊接周期。

　　熔化熱量或熱量和特定熱量Cp

　　該值越高，特別是在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔化范圍內(nèi)，在連接區(qū)域中塑化材料所需的能量越大。這意味著更長的焊接周期或必要時(shí)更強(qiáng)大的超聲波焊接裝置，后者是優(yōu)選的。

　　熔化范圍或熱塑性范圍

　　必須通過選擇合適的焊接參數(shù)來保證連接區(qū)域的加熱超過熔化范圍。

　　聲速

　　合成材料中的聲速是溫度控制的，并且在模制件用作聲導(dǎo)體時(shí)是重要的，例如在遠(yuǎn)場焊接中。

　　熔體粘度

　　塑料熔體的粘度（例如，由MFI，熔體流動(dòng)指數(shù)表示）影響焊接響應(yīng)。

　　以低MFI為特征的高分子粘性塑料通常需要更多的能量來熔化。這意味著更長的焊接周期或者超聲波焊接設(shè)備的更高功率輸出是必要的。

　　具有低熔體粘度的塑料，其特征在于高M(jìn)FI，熔化更快。在這種情況下，熔融材料會(huì)突然離開連接區(qū)域。為避免這種情況，焊接壓力，焊接周期，振幅，觸發(fā)和連接區(qū)域的設(shè)計(jì)應(yīng)特別小心。

　　大多數(shù)增強(qiáng)和填充材料增加了熔體粘度，即熔融材料更粘稠。少量的一些填料，例如云母和滑石，降低了熔體粘度，熔融材料更易移動(dòng)并且流動(dòng)更快。

　　增強(qiáng)材料，填充材料和其他添加劑

　　增強(qiáng)材料：

　　玻璃纖維，玻璃球，碳纖維，滑石，石棉等。

　　填充材料：

　　木粉，白堊和其他礦物和有機(jī)填充材料。

　　其他添加劑

　　穩(wěn)定劑，潤滑劑，染料，軟化劑，阻燃添加劑，抗靜電涂料等

　　。這些添加劑的性質(zhì)和數(shù)量會(huì)影響焊接響應(yīng)和焊接效果。應(yīng)相應(yīng)調(diào)整模制件的結(jié)構(gòu)和焊接條件。

影響塑料焊接的因素及塑料焊接技術(shù)的種類

一、影響焊接質(zhì)量的因素

在進(jìn)行焊接時(shí)，壓力、時(shí)間、吸熱量（熔融量）是確保焊接質(zhì)量的三要素。

1.壓力

對(duì)焊接表面施加適當(dāng)?shù)膲毫?，焊接材料將由彈性向塑性過渡，還可以促進(jìn)了分子相互擴(kuò)散并擠去焊縫中的殘余空氣，從而增加焊接面密封性能。

2.時(shí)間

要有適當(dāng)?shù)臒崛蹠r(shí)間和足夠的冷卻時(shí)間。用高壓硅油脂輕輕涂抹扁平配合表面或插入高溫聚合物薄膜墊圈（不是兩者）以促進(jìn)超聲波的良好傳輸并防止堆疊組件“包覆”在一起。當(dāng)熱功率一定時(shí)，時(shí)間不夠會(huì)出現(xiàn)虛焊，時(shí)間過長會(huì)造成焊件變形，熔渣溢出，有時(shí)還會(huì)在非焊接部位出現(xiàn)熱斑（變色）。必須保證焊接面吸收足夠的熱量達(dá)到充分熔融的狀態(tài)，才能保證分子間充分?jǐn)U散熔合，同時(shí)必須保證足夠的冷卻時(shí)間使焊縫達(dá)到足夠的強(qiáng)度。

3.熔融量

熱熔時(shí)間和熱功率協(xié)調(diào)調(diào)整才會(huì)得到恰當(dāng)?shù)娜廴诹?，保證足夠的分子間融合，消除虛焊的現(xiàn)象。除了焊接設(shè)備和操作人員技能水平外，來之于塑料內(nèi)部或外部的各種因素，對(duì)焊接質(zhì)量有一定的影響，應(yīng)當(dāng)引起重視。

二、其他影響焊接質(zhì)量的因素

1.塑料的吸濕性

如果焊接潮濕的塑料制品，內(nèi)含的水分會(huì)在受熱后化為蒸氣跑出而在焊面上出現(xiàn)氣泡，使焊接面密封性能減弱。吸濕較為嚴(yán)重的材料有PA、ABS、PMMA等。用這些材料做的制品，焊前必須進(jìn)行干燥處理。

2.塑料中的填充物

如玻璃纖維、滑石粉、云母等，它們改變了材料的物理特性。7，成品的結(jié)果，通過以下來確定四個(gè)方面：①所述相干輸出功率和溫度的壓力和輸出高的循環(huán)時(shí)間。塑料中填充料的含量同塑料的可焊性和焊接質(zhì)量有很大的關(guān)系。填充物含量低于20％的塑料可以正常進(jìn)行焊接，不需要進(jìn)行特殊的處理。填充物含量超過30％時(shí)，由于表面塑料比例不足，分子間融合的不夠，會(huì)降低密封性。

3.焊接面的清潔

焊接表面必須清潔沒有雜質(zhì)，才能保證足夠的焊接強(qiáng)度和氣密性。

在選取正確的焊接的材料和排除了影響焊接效果的不利因素外，還要根據(jù)材料種類的制品形狀、成本的高低采取適當(dāng)?shù)暮附臃椒ā?

?振動(dòng)摩擦焊接功能特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

基本配置

使用高頻率，摩擦效果提高使用IGT方式AMPA用途ASIC電站自動(dòng)保持振幅恒定可控制輸出功率熔接模式設(shè)定：深度，時(shí)間自動(dòng)諧振功能熔接結(jié)果判定功能多階段熔接易于操作的觸控顯屏多種語言界面儲(chǔ)存操作條件替換治具方便裝有隔音裝置

振動(dòng)摩擦焊接機(jī)基本參數(shù)

輸入輸入電壓輸入頻率氣源

額定輸出額定電能負(fù)載出力 (IGBT)振動(dòng)頻率振動(dòng)振幅 (P-P)焊接面積 (max)上治具重量

控制參數(shù)動(dòng)作控制觸摸屏型號(hào)焊接深度控制單位焊接階段儲(chǔ)存焊接條件 焊接結(jié)果分析

機(jī)械參數(shù)臺(tái)面移動(dòng)行程臺(tái)面移動(dòng)速度施加壓力隔音門開啟空間驅(qū)動(dòng)板尺寸臺(tái)面尺寸距離整機(jī)尺寸重量噪音加壓方式上治具螺絲

液壓參數(shù)壓力控制環(huán)境溫度使用油油箱容積冷卻方法油替換周期油壓馬達(dá)

臺(tái)州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實(shí)體公司。