超聲波焊接機(jī)的工作原理以及如何控制溫度

原理

當(dāng)超聲波接觸到塑料件之后，會在接觸面上產(chǎn)生高頻振動（能夠達(dá)到每秒幾萬次），高頻振動能夠傳導(dǎo)能量，將能量傳導(dǎo)到焊接區(qū)域，而焊接區(qū)有一個(gè)特點(diǎn)就是阻抗大，當(dāng)能量傳導(dǎo)到這里后就會在局部產(chǎn)生高溫，就可以將塑料件熔化掉，然后再對塑料件施加一定的壓力，使兩個(gè)塑料件融合在一起，當(dāng)超聲波停止作用之后，過一段時(shí)間凝固成型，就可以完成兩個(gè)塑料件的熔接。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，異種金屬焊接接頭在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。

溫度

超聲波焊接機(jī)在焊接時(shí)的溫度該如何控制呢？首先，材料的硬度對溫度有很大的影響，材料的硬度越大，傳導(dǎo)振動的能力就會越好。而塑料件處于熔融狀態(tài)的時(shí)候會比較軟，這樣就會使傳導(dǎo)能力減弱，分子間的摩擦變?nèi)?，超聲波的能量就很短的時(shí)間內(nèi)就會停止。所以，在焊接的時(shí)候，超聲波焊接機(jī)的溫度需要比焊接塑料件的熔點(diǎn)溫度稍高點(diǎn)。

臺州市錦亞機(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。焊接接頭的化學(xué)成分和金相組織的差異，帶來了焊接接頭力學(xué)性能的不同。

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。

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。

2、超聲波金屬焊接機(jī)

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過15KHz ）的機(jī)械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．

金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩矗皇窃陟o壓力之下，將線框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．

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，但沒有分子鍵的結(jié)合，焊接強(qiáng)度會非常低。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。與變幅桿一樣，焊頭也是調(diào)諧裝置，在大部分應(yīng)用中也提供機(jī)械放大，焊頭的長度必須是超聲波在其制造材質(zhì)中的半波長或半波長的整數(shù)倍。

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；超聲波金屬焊接機(jī)原理超聲波金屬焊接是利用額每秒鐘數(shù)萬次的高頻振動波傳遞到兩個(gè)需焊接的金屬工件表面，再施以一定的壓力，使金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，達(dá)到焊接的目的。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)開始分解了，另一種塑料才開始熔化，兩種塑料自然無法焊接在一起。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。一般來說，只有相似的無定形塑料才有機(jī)會彼此焊接在一起，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)該使用來自同一家供應(yīng)商的同一種型號材料，否則也有可能產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題。

通過外加熱源軟化的焊接技術(shù)

1、熱板焊接

       熱板焊接是用平面電熱板將需焊接的兩平面熔融軟化后迅速移去電熱板、合并兩平面并加力至冷卻的一種焊接方式，適用于超聲波難熔的非回轉(zhuǎn)工件或大型塑料工件的熔接，這種方法焊接強(qiáng)度高，焊接部件的形狀設(shè)計(jì)相對來說比較容易，例如汽車水箱、汽車工具箱、汽車組合燈、洗衣機(jī)平衡環(huán)等產(chǎn)品。例如釬焊就是釬料與母材之間的異種金屬焊接方法，不過這里所討論的則是較特殊的釬焊方法。

2、熱風(fēng)焊接

       當(dāng)熱風(fēng)氣流直接吹向接縫區(qū)時(shí)，與母材同材質(zhì)的填充焊絲和接縫區(qū)被熔化，填充材料與被焊塑料熔化在一起而形成焊縫。這種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)是焊接設(shè)備輕巧易攜帶，但對操作者的焊接技能要求比較高。

3、熱棒和脈沖焊接

       這兩項(xiàng)技術(shù)主要用在厚度較小的塑料薄膜的焊接。并且這兩種方法相似，都是將兩片薄膜緊壓在一起，利用熱棒或鎳鉻絲產(chǎn)生的瞬間熱量完成焊接。