超聲波塑料焊接工藝屬于固相焊接方法,通過高頻彈性振動和在工件之間靜壓力的夾持作用來實現(xiàn)焊接件之間的連接。在用超聲波塑料焊接機來進行焊接時,既不用其他的輔助的焊接添加劑,也不會消耗大量的熱能,具有整體焊接操作比較簡單,焊接的效率高等優(yōu)勢。因此,隨著各種塑料制品在各個領域中的大量應用,超聲波塑料焊接工藝也廣泛應用在塑料制品的焊接處理作業(yè)中。
1超聲波塑料焊接介紹
1.1 超聲波塑料焊接的定義
超聲波塑料焊接是通過超聲波振動摩擦后產生熱量的原理(把2個需要焊接的塑料工件放在一起壓緊,其中一個工件固定住不動,另一個工件做直線往復運動,從而通過摩擦產生熱量,然后把2件塑料工件的熔接線熔化、固接),在壓力作用下相互摩擦后產生分子層直接熔合的一種焊接法。超聲波塑料焊接可以確保焊接后非常牢靠,不僅性能得到保證,還有很好的外觀效果。
1.2 超聲波塑料焊接原理
當熱塑性的塑料受到超聲波的作用時,在接觸面上會有高頻率的振動,這種高頻振動會生成超聲能量從而造成焊接區(qū)域產生局部的高溫。另外由于塑料本身的導熱性能比較差,無法及時地散發(fā)高溫,導致高溫聚集在焊接區(qū)域,從而使接觸面的位置被快速熔化,然后再通過施加外部壓力作用后使它們融合在一起。當要停掉超聲波時,外部壓力施加的作用還要再維持數秒,確??梢猿浞帜坛尚?,從而實現(xiàn)焊接的目的。
1.3 超聲波焊接設備
在進行超聲波焊接時要根據不同的產品類型來選擇相應適合的超聲波焊接設備,以下對超聲波的焊接過程和設備進行介紹。
1.3.1 焊接過程介紹
首先利用超聲波發(fā)生器把50Hz電流轉換為15kHz~40kHz的高頻電能。然后通過換能器把高頻電能轉換為機械能,之后再通過變幅桿裝置把機械能傳遞到焊頭。最后這些振動能量透過焊頭傳送到要焊接工件的接合部位,在這部位,振動所產生的能量利用摩擦生熱的方式后會轉換成高溫熱能把要焊接的塑料進行熔化。
超聲波塑料焊接工藝
2.1超聲波焊接工藝參數說明
超聲波塑料焊接工藝的技術參數主要包括頻率、振幅、焊接時間、焊接壓力、保壓壓力和保壓時間等。實際焊接作業(yè)要結合焊接件自身特性、焊接設備條件和焊接參數組合等因素來綜合確定最佳的焊接條件。下面對各個焊接工藝參數分別說明。
2.1.1焊接頻率
超聲波常用的頻率有15kHz、20kHz、30kHz、35kHz和40kHz。其中使用20kHz的頻率一般會比較容易實現(xiàn)我們所需要的振幅和功率。使用高頻焊接具有聲音小、可焊接小尺寸工件、焊接壓力小和提升加工效率等優(yōu)勢。采用低頻焊接可以大幅降低塑料中超聲波的衰減,使焊接的距離更加長遠。
2.1.2振幅
振幅是指焊頭的端面在焊接時在長度方向上從一個最低端到一個最高端之間的距離。在超聲波塑料焊接的工藝參數中,振幅是至關重要的一項,選擇恰當的振幅,超聲波塑料焊接的效果可以得到明顯的提高。較小的振幅會導致塑料變形不足,阻尼震蕩不足,造成材料不能完全熔合,并且可能還會產生熔體碎屑,也會造成焊接的速度過慢。而振幅較高時則會導致材料的焊接溫度較高。所以說振幅這個工藝參數對焊接的影響程度是最大的,在焊接區(qū)域產生的熱量和振幅的平方存在關系,即使振幅稍微波動一點,其造成的影響都會很大。