工(gōng)作(zuò)时,在频率20-40kHz、振幅0.02mm左右的高频机械振动作(zuò)用(yòng)下,焊接面结合处的聚合物(wù)分(fēn)子剧烈摩擦,由此产(chǎn)生的瞬间高温使焊接面迅速熔化,并在压力作(zuò)用(yòng)下,结合面融合為(wèi)一體(tǐ)。整个焊接过程短的仅0.2s左右,较大的焊接件不超过5s。塑料的可(kě)焊接性与材料本身的物(wù)理(lǐ)性质(zhì)有(yǒu)关,如材料的弹性模量、熔点、摩擦系数、冲击性能(néng)、导热性。

具(jù)有(yǒu)高弹性模量的材料对超声振动的内损耗较小(xiǎo),从而能(néng)将大部分(fēn)能(néng)量传递到焊接面上。这就意味着,刚性材料比韧性材料有(yǒu)更好的焊接性能(néng),软质(zhì)塑料、低模量的热塑性塑料,并不是太适宜采用(yòng)超声波焊接工(gōng)艺。影响焊接质(zhì)量的另一个重要因素是超声焊头前端与待焊接面的距离,当距离≤6mm时,称之為(wèi)近场焊接,而距离>6mm,便称為(wèi)遠(yuǎn)场焊接。
近焊接时,无定形材料和结晶性材料均能(néng)获得良好的焊接质(zhì)量,而遠(yuǎn)场焊接不太适合于结晶性材料。為(wèi)了使能(néng)量绝大部分(fēn)损耗在焊接面上,超声焊头的设计极為(wèi)重要。根据焊接件的尺寸和形状,焊头相应设计成不同尺寸的圆形、锥形和矩形等形状。同样,焊接面结构设计有(yǒu)多(duō)种形式,具(jù)有(yǒu)取决于塑料的类型、制件的结构以及焊接要求。
超声波焊接是采用(yòng)超声波激发塑料加工(gōng)件高频机械振动,产(chǎn)生热量,以此来实现塑料件熔融和焊接的一种方法。焊接系统中(zhōng)的高频電(diàn)流发生器将普通電(diàn)源的60Hz電(diàn)源转变成20-40kHz的高频電(diàn)流,并由换能(néng)器将其转换為(wèi)高频振动机械能(néng),通过用(yòng)来调节振幅强弱的振幅调节器将能(néng)力输入焊头,并由焊头传输到焊接面。
焊接时间、焊接压力和振幅是焊接工(gōng)艺中(zhōng)的三个主要参数,通常的焊接时间為(wèi)0.5-5s,焊接压力0.2-0.5MPa,振幅10-50um。超声波焊接的局限性是仅适用(yòng)于焊接長(cháng)度不超过数厘米的小(xiǎo)型部件,较大尺寸的部件可(kě)采用(yòng)多(duō)头焊机,但结构复杂、金属嵌件插入法。金属嵌件插入法,其原理(lǐ)是通过超声波振动使金属嵌件与塑料摩擦生热,塑料因热软化,此时将金属嵌件插入熔化的塑料盲孔内即可(kě)。
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