超聲波塑料焊接由于快捷、衛(wèi)生、強度較高、控制方便而得到人們的廣泛重視。通常應用的超聲波塑料焊機工作頻率一般為20kHz,對于小件及精密零件焊接也有采用30~40kHz、75kHz、300kHz等。盡管這些焊機的工作頻率已經(jīng)超過了人耳可聽閾(16kHz),但由于超聲波焊接是利用高頻振動來產(chǎn)熱，這種振動勢必造成低頻振動的激勵和諧音的產(chǎn)生，從而引發(fā)了人耳可聽的噪音存在。研究表明,這些高頻及低頻振動(聲音)有時會引起頭疼、疲勞、甚至造成眩暈、惡心、嘔吐以及聽力下降等不良反應。本文綜合實際的焊接研究工作探究了超聲波塑料焊接過程中噪音產(chǎn)生的主要原因及可能的防止措施。
超聲波焊接利用高頻振動來獲得焊接效應，那么超聲的產(chǎn)生、傳播、放大、聚焦所有聲波傳遞過程中，所有不當?shù)牡胤骄鶗a(chǎn)生噪音。超聲波焊機基本由電控系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)以及聲學系統(tǒng)等組成。噪音的產(chǎn)生，主要集中在聲學系統(tǒng)，還有一部分來源于加壓系統(tǒng)。聲學系統(tǒng)主要有換能器、變幅桿和焊頭組成，換能器將電能轉(zhuǎn)換成機械能、然后變幅桿放大，最后通過與焊件幾何形狀匹配的焊頭傳遞給焊件。上述的機械能在焊件的接頭處轉(zhuǎn)化為熱能，從而熔化塑料，在壓力作用下形成接頭。在這一系列過程中，聲波傳輸在焊件處并沒有停止，還要通過底座，所有這些聲波傳輸都有可能是噪音的來源。
對于超聲焊接，焊接壓力是一個必需且非常重要的工藝參數(shù)。首先必須有壓力才能造成工件的接觸和聲波的耦合，更主要的是壓力決定著產(chǎn)熱、接頭的強度和應力狀態(tài)。一般焊接壓力由機架提供，與聲學系統(tǒng)的切入點是在聲學系統(tǒng)的振動節(jié)點上。一般選擇在變幅桿上，此點理論上振動速度為0。然而當設計不當或在焊接過程中聲學系統(tǒng)頻率隨工況變化時，變幅桿的節(jié)點將會發(fā)生飄移。此時夾持點的振動速度不等于0。這樣一方面降低了聲傳輸效率，另一方面由于高頻振動由夾持點導入到機架中，激勵起相關的振動，從而引發(fā)噪音出現(xiàn)。
