超声波塑料焊接工艺属于固相焊接方法,通过高频弹性振动和在工件之间静压力的夹持作用来实现焊接件之间的连接。在用超声波塑料焊接机来进行焊接时,既不用其他的辅助的焊接添加剂,也不会消耗大量的热能,具有整体焊接操作比较简单,焊接的效率高等优势。因此,随着各种塑料制品在各个领域中的大量应用,超声波塑料焊接工艺也广泛应用在塑料制品的焊接处理作业中。
1超声波塑料焊接介绍
1.1 超声波塑料焊接的定义
超声波塑料焊接是通过超声波振动摩擦后产生热量的原理(把2个需要焊接的塑料工件放在一起压紧,其中一个工件固定住不动,另一个工件做直线往复运动,从而通过摩擦产生热量,然后把2件塑料工件的熔接线熔化、固接),在压力作用下相互摩擦后产生分子层直接熔合的一种焊接法。超声波塑料焊接可以确保焊接后非常牢靠,不仅性能得到保证,还有很好的外观效果。
1.2 超声波塑料焊接原理
当热塑性的塑料受到超声波的作用时,在接触面上会有高频率的振动,这种高频振动会生成超声能量从而造成焊接区域产生局部的高温。另外由于塑料本身的导热性能比较差,无法及时地散发高温,导致高温聚集在焊接区域,从而使接触面的位置被快速熔化,然后再通过施加外部压力作用后使它们融合在一起。当要停掉超声波时,外部压力施加的作用还要再维持数秒,确保可以充分凝固成型,从而实现焊接的目的。
1.3 超声波焊接设备
在进行超声波焊接时要根据不同的产品类型来选择相应适合的超声波焊接设备,以下对超声波的焊接过程和设备进行介绍。
1.3.1 焊接过程介绍
首先利用超声波发生器把50Hz电流转换为15kHz~40kHz的高频电能。然后通过换能器把高频电能转换为机械能,之后再通过变幅杆装置把机械能传递到焊头。最后这些振动能量透过焊头传送到要焊接工件的接合部位,在这部位,振动所产生的能量利用摩擦生热的方式后会转换成高温热能把要焊接的塑料进行熔化。
超声波塑料焊接工艺
2.1超声波焊接工艺参数说明
超声波塑料焊接工艺的技术参数主要包括频率、振幅、焊接时间、焊接压力、保压压力和保压时间等。实际焊接作业要结合焊接件自身特性、焊接设备条件和焊接参数组合等因素来综合确定最佳的焊接条件。下面对各个焊接工艺参数分别说明。
2.1.1焊接频率
超声波常用的频率有15kHz、20kHz、30kHz、35kHz和40kHz。其中使用20kHz的频率一般会比较容易实现我们所需要的振幅和功率。使用高频焊接具有声音小、可焊接小尺寸工件、焊接压力小和提升加工效率等优势。采用低频焊接可以大幅降低塑料中超声波的衰减,使焊接的距离更加长远。
2.1.2振幅
振幅是指焊头的端面在焊接时在长度方向上从一个最低端到一个最高端之间的距离。在超声波塑料焊接的工艺参数中,振幅是至关重要的一项,选择恰当的振幅,超声波塑料焊接的效果可以得到明显的提高。较小的振幅会导致塑料变形不足,阻尼震荡不足,造成材料不能完全熔合,并且可能还会产生熔体碎屑,也会造成焊接的速度过慢。而振幅较高时则会导致材料的焊接温度较高。所以说振幅这个工艺参数对焊接的影响程度是最大的,在焊接区域产生的热量和振幅的平方存在关系,即使振幅稍微波动一点,其造成的影响都会很大。