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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，用來裝配處理熱塑性塑料配件，及一些合成構件的方法。目前被運用的朔膠制品與之間的粘結，朔膠制品與金屬配件 的粘結及其它非朔膠材料之間的粘結。電子行業(yè)是目前使用超聲波塑焊機較的行業(yè)，旋轉熔接原理是針對塑料圓形之熱可塑性產品而設計，藉由塑料工件相互摩擦所產生之熱力，使塑料工件接觸面產生熔解，再靠外在壓力，驅動促使上下工件凝固為一體，成為長久性的結合。它取代了溶劑粘膠機械堅固及其它的粘接工藝，是一種成熟的裝配技術。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，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行超聲波焊接塑膠件零件設計時，產品設計工程師必須清楚了解超聲波焊接的局限性，并通過合理零件設計來避免超聲波焊接缺陷的產生、提高焊接的質量。

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。如果兩個塑膠件材料不同，多數時候超聲波焊接無能為力。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題阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構成和性能，異種金屬焊接結構的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結晶特點不同，又易形成性能不好的、成分變化的過渡層。有工程師曾經向筆者反映，為何ABS材料的兩個塑膠件進行超聲波焊接時，焊接質量非常好，但由于其它設計要求，把一個塑膠件的ABS材料換成PBT，就很難焊上？就是這個原因。

2)  不可拆卸性；超聲波焊接是不可拆卸性連接，無法進行返工；一旦兩個零件通過超聲波焊接裝配成一體，如果發(fā)現產品出現質量問題，就無法進行返工。

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，形狀復雜的塑膠件有可能焊接質量較低。

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

5) 超聲波對于人的聽力有傷害，應準備好勞保用品。

超聲波焊接中的重要工藝參數

焊接時間：

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

保壓時間：

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

焊接氣壓：

焊接氣壓是在焊接過程中焊頭對塑膠件的施力。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原理高頻感應加熱技術，穿透塑料制品對埋藏于塑料件內部的感應體或磁性塑料產生感應加熱，使得被焊塑料在快速交變電場中產生熱量而使待焊接部位迅速軟化熔融，繼而填充接口間隙，并輔以完善的機械裝置達到焊接。就中期來看，當前運輸技術的升級是環(huán)球應用科技升級的核心，動力鋰電池作為運輸技術升級不可或缺的配套產品，在未來3-5年預計將有極大的發(fā)展。適用于文具夾、可充氣物品、防水衣和血袋等產品的焊接。

2、紅外線焊接

       這項技術類似于電熱板焊接，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，將兩部分對接，壓在一起完成焊接。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為16HZ～20KHz(千赫茲)。這種方式不產生焊渣、無污染，焊接強度大，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

       原理是將激光器產生的光束通過反射鏡、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，在隨后的凝固過程中，已熔化的材料形成接頭，待焊接的部件即被連接起來，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吸熱效果。塑料激光焊接的優(yōu)點較多：焊接速度快、精度高；自動化、精密數控容易實現。很多超聲波焊接機操作人員經驗不足，在為超聲焊接機更換超聲波塑料焊接模具后，就出現了產品焊接效果差、不達標的現象，員工對操作不熟悉，往往也檢查不出來是哪里出現了問題，就會說“明明剛才超聲波焊接機還好好的，怎么一下子就出問題了。因此，塑料激光焊接技術在汽車、、包裝等領域得到了比較廣泛的應用。