超聲波塑料焊接工藝

超聲波焊是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，用來裝配處理熱塑性塑料配件，及一些合成構(gòu)件的方法。目前被運(yùn)用的朔膠制品與之間的粘結(jié)，朔膠制品與金屬配件 的粘結(jié)及其它非朔膠材料之間的粘結(jié)。它取代了溶劑粘膠機(jī)械堅(jiān)固及其它的粘接工藝，是一種成熟的裝配技術(shù)。超聲波焊接不但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。

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)，是超聲波焊接過程中發(fā)生的諸多現(xiàn)象的根源。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)來滿足超聲波焊接的工藝要求，提高超聲波的焊接質(zhì)量。在承受動(dòng)載荷和沖擊載荷的情況下，除保證強(qiáng)度外，對(duì)沖擊韌性、延伸率均有較高要求，應(yīng)一次選用低氫型、鈦鈣型和氧化鐵型焊條。

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；就中期來看，當(dāng)前運(yùn)輸技術(shù)的升級(jí)是環(huán)球應(yīng)用科技升級(jí)的核心，動(dòng)力鋰電池作為運(yùn)輸技術(shù)升級(jí)不可或缺的配套產(chǎn)品，在未來3-5年預(yù)計(jì)將有極大的發(fā)展。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。

2) 方向性好，幾乎是直線傳播；一、汽車：（交通業(yè)）超音波可通過計(jì)算機(jī)程序控制來實(shí)施對(duì)大件和不規(guī)則工件的焊接如：保險(xiǎn)杠、前后門、燈具、剎車燈等。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。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。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；釬料與高熔點(diǎn)母材之間則是釬焊過程，母材不發(fā)生熔化、結(jié)晶，可以避免許多焊接性方面的問題，但要求釬料對(duì)母材能良好潤(rùn)濕。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。

超聲波常見的問題

3，超聲波選擇誤區(qū)

使用多大輸出功率，振蕩頻率，振幅范圍，要根據(jù)工件的材料，焊線面積，工件內(nèi)是否有電子元器件，是否要?dú)饷艿纫蛩貋砜紤]。誤認(rèn)為功率越大越好。這也是一個(gè)誤解。如果對(duì)超聲波不是很了解。需要請(qǐng)教正規(guī)的超聲波生產(chǎn)廠工程技術(shù)人員。有條件的話需要到廠家現(xiàn)場(chǎng)溝通，不要盲目聽從一些非正規(guī)超聲銷售人員的誤導(dǎo)。目前生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的公司特別復(fù)雜，其中大部分為家庭式作坊，對(duì)電路進(jìn)行生搬硬套，對(duì)工作原理似懂非懂。出的設(shè)備有一下致命缺陷。其一是購買的原材料品質(zhì)無法保證，其二生產(chǎn)工藝的核心技術(shù)沒有掌握。設(shè)備在中功率和大功率工作中經(jīng)常表現(xiàn)不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率低。有時(shí)設(shè)備損壞。如換能器功率變壓器，所使用的磁性材料參數(shù)無法測(cè)量，磁飽和磁通密度（Bs），磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bm），有效磁導(dǎo)率（Ue），剩余磁通密度（Br），矯頑力（A/M）等，繞制工藝相當(dāng)復(fù)雜，這些家庭式作坊是無法做到的。所以購買超聲波，需要先了解一下公司情況，不要盲目聽從銷售員吹捧，也不要只要價(jià)格。只有這樣才能日后減少不必要的麻煩。在室溫下，異種金屬焊接接頭區(qū)的機(jī)械性能（如拉伸、沖擊、彎曲等）一般優(yōu)于被焊母材的性能，但高溫下或高溫長(zhǎng)期運(yùn)行后，接頭區(qū)的性能劣于母材。

4，超聲波輸出功率誤區(qū)

超聲波輸出功率大小，同壓電陶瓷片的直徑和厚度，材質(zhì)，設(shè)計(jì)工藝決定，換能器定型，功率也就定型了，衡量輸出能量大小是個(gè)復(fù)雜的過程。不是換能器越大，電路使用功率管越多，輸出能量就越大，它要相當(dāng)復(fù)雜的振幅測(cè)量?jī)x，才能準(zhǔn)確測(cè)量其振幅，由于大多數(shù)使用者對(duì)超神波知識(shí)不太了解，加上銷售人員的誤導(dǎo)，給消費(fèi)者一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，消耗電能多少并不能反映輸出超聲功率的大小，如產(chǎn)生縱向能量低，而消耗電流大，只能說明設(shè)備的效率底下，無功率大之說。但是，在一般情況下，產(chǎn)品本身具有良好的定位功能是主要的，當(dāng)錯(cuò)位時(shí)，通過修改超聲波裝置的方法改善錯(cuò)位現(xiàn)象只能“遲做總比不做好”，因此，當(dāng)塑料制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該首先考慮問題。