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影响超声波焊接成功的几个关键因素
发布时间:2021-7-17 10:58:21
塑料超声波焊接技术是借助超声波使塑料件接触面的分子快速融合在一起的加热连接方法。利用超声波发生器将低频的电能转化为 20 ~ 40 kHz的 高频电能,电能通过换能器转化为同频率的纵向机械振动 ,这种振动通过调幅器和焊头传递给放置在基座上的焊接试样, 在机械振动引起的动态机械力 作用下使焊接区试样表面温度升高熔化, 挤出形成 一定厚度的熔化层,焊接后在一定时间内保持压力 , 直到熔化层冷却凝固成为可靠的接头 。
 
超声波焊接机有多种配置选择可供选择,包括不同频率选择(15KHz-50Khz),不同功率选择(600W-4800W),以及多种焊接形式,如气动超声波焊接机,伺服超声波焊接机,手持焊接机,非标焊接机,超声波金属焊接机等等。
 

下文主要是介绍超声波塑料焊接机的焊接质量影响因素。

 
塑料超声波焊接机制复杂 ,焊接质量受众多因素影响。对材料进行焊接时 ,首先要考虑其可焊性, 低熔点、高表面摩擦系数的材料可得到较优焊接质量, 在适宜的工艺参数下 ,增强材料加入能够提高焊接质量;其次, 超声波的振幅 、焊接时间 、焊接压力是 影响焊接质量的主要工艺参数, 得到较佳焊接质量 的三个工艺参数都存在一定的范围;第三,在焊接界面引入导能筋和连接层能够提高焊接强度。使用导能筋能够连接高熔点的热塑性聚合物 ,使用连接层能够使取向材料及不同类型材料进行焊接。影响超声波焊接成功的因素有很多:模具(包括上焊头和下底模)、频率、材料、焊缝设计、焊接参数和零件注塑等。以下就几个关键的影响因素做深入剖析。
 
一、焊接材料
对于塑料的超声波焊接,只适合对热塑性塑料进行焊接。因为它们可以在特定的温度范围内熔化。而热固性塑料加热时降解,无法利用超声波进行焊接。
 
热塑性塑料的可焊接性,取决于材料刚度或弹性模量,密度、摩擦系数、导热系数、比热容、玻璃化转变温度Tg或熔化温度Tm。
 
一般来说,刚性好的塑料表现出优异的远场焊接性能,因为它们更容易传递振动能量。而弹性模量低的软性塑料,因其会衰减超声波振动,所以较难焊接。而对于超声波铆接或点焊则相反,塑料越软,就越容易铆接或点焊。
 
通常,塑料可分为非结晶(无定形)和结晶两种。超声波能量很容易在非结晶材料中传递,因此非结晶塑料容易进行超声波焊接。而超声波能量不容易在结晶材料中传递,因此焊接结晶塑料时需要更大的振幅和能量,同时也要小心设计焊缝。
 
可进一步影响可焊性的因素有含水率,脱模剂,润滑剂,增塑剂,填料增强剂,颜料,阻燃剂和其它添加剂,以及实际树脂等级。另外,还应注意不同材料之间相容性程度不同。某些材料的特定等级之间才有一定程度的相容性,其余则不相容。
 
最后,还要考虑焊接是近场焊接还是远场焊接。焊头接触零件的位置到焊接筋的距离小于6mm的情况,叫做近场焊接。大于6mm',叫做远场焊接。距离越大,振动衰减越大,焊接就越困难。



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