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近年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷升級(jí)，超聲波焊接技術(shù)在塑料中的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

目前，在日常用品、3C產(chǎn)品、汽車(chē)乃至航空航天領(lǐng)域都有超聲波塑料焊接工藝。

超聲焊接是什么?

我們都知道，聲音是一種可以在氣體、液體和固體中傳播的波，而超聲波是一種頻率高于20000 Hz的特殊聲波。超聲波焊接技術(shù)是一種通過(guò)超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械和熱效應(yīng)來(lái)焊接各種部件的技術(shù)。

具體原理是利用高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)待焊接物體的表面。在壓力下，兩個(gè)物體的表面相互摩擦，形成分子層之間的融合。

超聲波焊接系統(tǒng)的主要部件包括超聲波發(fā)生器、換能器、喇叭、焊接頭三組、模具和機(jī)架。

超聲波焊接使用超聲波發(fā)生器將50/ 60hz的電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40KHz的電能。將轉(zhuǎn)換后的高頻電能通過(guò)換能器再次轉(zhuǎn)換為同頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)一組能改變振幅的喇叭裝置將機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳遞給焊接頭。

焊接頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞給待焊接工件的接頭。在這個(gè)區(qū)域，振動(dòng)能量通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，熔化了需要焊接部分的區(qū)域。

超聲波不僅可以用于焊接金屬和硬質(zhì)熱塑性塑料，還可以用于加工織物和薄膜。本文主要介紹金屬焊接和塑料焊接兩種。

超聲波金屬焊接的原理是利用超聲波頻率(超過(guò)16KHz)的機(jī)械振動(dòng)能量來(lái)連接同一種金屬或不同金屬的一種特殊方法。

金屬超聲焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不對(duì)工件施加高溫?zé)嵩矗窃陟o壓作用下，將機(jī)架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為摩擦功、變形能和工件之間有限的溫升。

接頭之間的冶金結(jié)合是一種固態(tài)焊接，是在母材不熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的。有效地克服了電阻焊接產(chǎn)生的飛濺和氧化現(xiàn)象。

超聲波金屬焊機(jī)可對(duì)銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的薄絲或薄板材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短帶焊接。可廣泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷片、電氣引線、鋰電池極片、接片的焊接。

超聲波塑料焊接

當(dāng)超聲波作用于熱塑性塑料接觸面時(shí)，每秒會(huì)產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)次高頻振動(dòng)。這種具有一定振幅的高頻振動(dòng)將超聲波能量通過(guò)上焊件傳遞到焊接區(qū)域。由于焊接區(qū)域?yàn)槎附咏缑嫣幍穆曌栎^大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。另外，由于塑料的導(dǎo)熱性較差，一時(shí)無(wú)法及時(shí)分布，而聚集在焊接區(qū)域，導(dǎo)致兩種塑料的接觸面迅速熔化，施加一定的壓力后，兩者融合為一體。

當(dāng)超聲波停止時(shí)，讓壓力持續(xù)幾秒鐘使其凝固成型，使形成固體分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度可以接近原料的強(qiáng)度。

超聲波塑料焊接的質(zhì)量取決于三個(gè)因素:變送器焊接頭的振幅、外加壓力和焊接時(shí)間。焊接時(shí)間和焊接頭壓力可調(diào)，振幅由傳感器和喇叭決定。

三個(gè)量的相互作用有一個(gè)合適的值。當(dāng)能量超過(guò)適當(dāng)值時(shí)，塑性熔化量大，焊接材料易變形;如果能量小，不易焊接牢固，施加的壓力不能太大。壓力是焊接件邊長(zhǎng)與每1mm邊緣壓力的乘積。