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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(lái)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)。電子行業(yè)是目前使用超聲波塑焊機(jī)較的行業(yè)，旋轉(zhuǎn)熔接原理是針對(duì)塑料圓形之熱可塑性產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，藉由塑料工件相互摩擦所產(chǎn)生之熱力，使塑料工件接觸面產(chǎn)生熔解，再靠外在壓力，驅(qū)動(dòng)促使上下工件凝固為一體，成為長(zhǎng)久性的結(jié)合。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。

超聲波焊接的局限性

盡管超聲波焊接有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但超聲波焊接也有一定的局限性，在選擇超聲波焊接工藝之前和進(jìn)行超聲波焊接塑膠件零件設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師必須清楚了解超聲波焊接的局限性，并通過(guò)合理零件設(shè)計(jì)來(lái)避免超聲波焊接缺陷的產(chǎn)生、提高焊接的質(zhì)量。

1)  材料的限制性；超聲波焊接并不能夠焊接所有的塑料，這是超聲波焊接局限性。有的塑料焊接性能好，有的塑料焊接性能差；而且超聲波焊接一般僅適合于同一種或者類似塑料之間的焊接。如果兩個(gè)塑膠件材料不同，多數(shù)時(shí)候超聲波焊接無(wú)能為力。因此，一旦選定超聲波焊接工藝，就不能輕易更改零件材料。異種金屬焊接所存在的一些固有問(wèn)題阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構(gòu)成和性能，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結(jié)晶特點(diǎn)不同，又易形成性能不好的、成分變化的過(guò)渡層。有工程師曾經(jīng)向筆者反映，為何ABS材料的兩個(gè)塑膠件進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，焊接質(zhì)量非常好，但由于其它設(shè)計(jì)要求，把一個(gè)塑膠件的ABS材料換成PBT，就很難焊上？就是這個(gè)原因。

2)  不可拆卸性；超聲波焊接是不可拆卸性連接，無(wú)法進(jìn)行返工；一旦兩個(gè)零件通過(guò)超聲波焊接裝配成一體，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，就無(wú)法進(jìn)行返工。

3)  零件大小和形狀的限制；中小型的塑膠件適合超聲波焊接，尺寸一般小于250x300mm，較大的零件可能需要多個(gè)焊接工序。而且超聲波焊接一般適用于形狀比較單一的塑膠件，形狀復(fù)雜的塑膠件有可能焊接質(zhì)量較低。

4)  超聲波的能量很大，在焊接過(guò)程中有可能造成塑膠件本身因?yàn)閺?qiáng)度不夠而發(fā)生損壞，同時(shí)也可能造成產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件損壞。一般認(rèn)為在超聲波焊接過(guò)程中的初始階段，切向振動(dòng)除去金屬表面的氧化物，并使粗糙表面的突出部分產(chǎn)生反復(fù)的微焊和破壞的過(guò)程而使接觸面積增大，同時(shí)使焊區(qū)溫度升高，在焊件交界面產(chǎn)生塑性變形。因此，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能增加塑膠件的強(qiáng)度和產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件的強(qiáng)度，或者將零部件遠(yuǎn)離焊接區(qū)域，盡量把強(qiáng)度不高的其它零部件安排在超聲波焊接工序之后再進(jìn)行裝配。

5) 超聲波對(duì)于人的聽(tīng)力有傷害，應(yīng)準(zhǔn)備好勞保用品。

超聲波焊接中的重要工藝參數(shù)

焊接時(shí)間：

焊接時(shí)間是指焊頭接觸塑膠件發(fā)生超聲波振動(dòng)的時(shí)間，如圖所示，一般焊接時(shí)間在0.1秒至0.6秒以內(nèi)。焊接時(shí)間越長(zhǎng)，焊接能量越大。

保壓時(shí)間：

保壓時(shí)間是指超聲波停止到焊頭開始上升的時(shí)間。在這一段時(shí)間，熔化的塑料完成固化。保壓時(shí)間越長(zhǎng)，焊接能量越大。

焊接氣壓：

焊接氣壓是在焊接過(guò)程中焊頭對(duì)塑膠件的施力。焊接氣壓越大，焊接能量就越大。

下降速度：

下降速度是指焊頭的下降速度。焊頭下降速度越快，焊接能量越大。

通過(guò)電磁作用軟化表面的焊接方法

1、高頻焊接

       高頻焊接是利用電磁感應(yīng)原理高頻感應(yīng)加熱技術(shù)，穿透塑料制品對(duì)埋藏于塑料件內(nèi)部的感應(yīng)體或磁性塑料產(chǎn)生感應(yīng)加熱，使得被焊塑料在快速交變電場(chǎng)中產(chǎn)生熱量而使待焊接部位迅速軟化熔融，繼而填充接口間隙，并輔以完善的機(jī)械裝置達(dá)到焊接。就中期來(lái)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(lái)3-5年預(yù)計(jì)將有極大的發(fā)展。適用于文具夾、可充氣物品、防水衣和血袋等產(chǎn)品的焊接。

2、紅外線焊接

       這項(xiàng)技術(shù)類似于電熱板焊接，將需要焊接的兩部分固定在貼近電熱板的地方但不與電熱板接觸。在熱輻射的作用下，連接部分被熔融，然后移去熱源，將兩部分對(duì)接，壓在一起完成焊接。我們?nèi)祟惗淠苈?tīng)到的聲波頻率為16HZ～20KHz(千赫茲)。這種方式不產(chǎn)生焊渣、無(wú)污染，焊接強(qiáng)度大，主要用于 PVDF、PP 等精度要求很高的管路系統(tǒng)的焊接。

3、激光焊接

       原理是將激光器產(chǎn)生的光束通過(guò)反射鏡、透鏡或光纖組成的光路系統(tǒng)，聚焦于待焊接區(qū)域，形成熱作用區(qū)，在熱作用區(qū)中的塑料被軟化熔融，在隨后的凝固過(guò)程中，已熔化的材料形成接頭，待焊接的部件即被連接起來(lái)，通常用于PMMA、PC、ABS、LDPE、HDPE、PVC、PA6、 PA66、PS等透光性好的材料焊接，在熱作用區(qū)添加碳黑等吸收劑增強(qiáng)吸熱效果。塑料激光焊接的優(yōu)點(diǎn)較多：焊接速度快、精度高；自動(dòng)化、精密數(shù)控容易實(shí)現(xiàn)。很多超聲波焊接機(jī)操作人員經(jīng)驗(yàn)不足，在為超聲焊接機(jī)更換超聲波塑料焊接模具后，就出現(xiàn)了產(chǎn)品焊接效果差、不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，員工對(duì)操作不熟悉，往往也檢查不出來(lái)是哪里出現(xiàn)了問(wèn)題，就會(huì)說(shuō)“明明剛才超聲波焊接機(jī)還好好的，怎么一下子就出問(wèn)題了。因此，塑料激光焊接技術(shù)在汽車、、包裝等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。