超聲波焊接機(jī)的工作原理以及如何控制溫度

原理

當(dāng)超聲波接觸到塑料件之后，會(huì)在接觸面上產(chǎn)生高頻振動(dòng)（能夠達(dá)到每秒幾萬次），高頻振動(dòng)能夠傳導(dǎo)能量，將能量傳導(dǎo)到焊接區(qū)域，而焊接區(qū)有一個(gè)特點(diǎn)就是阻抗大，當(dāng)能量傳導(dǎo)到這里后就會(huì)在局部產(chǎn)生高溫，就可以將塑料件熔化掉，然后再對(duì)塑料件施加一定的壓力，使兩個(gè)塑料件融合在一起，當(dāng)超聲波停止作用之后，過一段時(shí)間凝固成型，就可以完成兩個(gè)塑料件的熔接。針對(duì)不同的焊接產(chǎn)品（材料）和焊接效果（成點(diǎn)或成線），都需要專門的焊接工藝與之對(duì)應(yīng)。

溫度

超聲波焊接機(jī)在焊接時(shí)的溫度該如何控制呢？首先，材料的硬度對(duì)溫度有很大的影響，材料的硬度越大，傳導(dǎo)振動(dòng)的能力就會(huì)越好。而塑料件處于熔融狀態(tài)的時(shí)候會(huì)比較軟，這樣就會(huì)使傳導(dǎo)能力減弱，分子間的摩擦變?nèi)?，超聲波的能量就很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)停止。所以，在焊接的時(shí)候，超聲波焊接機(jī)的溫度需要比焊接塑料件的熔點(diǎn)溫度稍高點(diǎn)。

臺(tái)州市錦亞機(jī)械制造有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)塑料線性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)，熱鉚焊接機(jī)，熱板焊接機(jī)，多頭非標(biāo)型超聲波塑料焊接機(jī)，以及非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、治具等研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及銷售為一體的技術(shù)服務(wù)性實(shí)體公司。電器業(yè)：電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計(jì)算機(jī)鍵盤、電風(fēng)扇、電池…等。

音波熔接藉由超音波振動(dòng)將電子能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再靠焊頭 ( HORN ) 將能量傳達(dá)至塑料工件接觸面，使分子與分子間產(chǎn)生激烈摩擦，促使產(chǎn)品瞬間熔化并結(jié)合為一體，加工時(shí)速快、干凈、美觀、經(jīng)濟(jì)。

熔接范圍：玩具業(yè)、文具業(yè)、家電業(yè)、電子業(yè)、食品業(yè)、通信業(yè)、交通業(yè)、航天航空等。

超音波熔接實(shí)例：

日用品業(yè)：粉盒、化妝鏡、發(fā)梳、鎖圈、保溫杯、密封式容器、調(diào)味瓶、水管接頭、提把、

瓶蓋、食品容器、汽車燈罩、汽車水箱… 等。

玩具業(yè)：各式球類玩具、文具、水槍、塑料禮品、音樂玩具、及各式塑料玩具…等。

電器業(yè)：電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計(jì)算機(jī)鍵盤、電風(fēng)扇、電池…等。

汽車制造業(yè)：車燈、照后鏡、內(nèi)飾、保險(xiǎn)杠、各類塑料成品…等。

電子行業(yè)：主要生產(chǎn)電源、適配器、充電器、手機(jī)外殼等眾多與塑料相關(guān)產(chǎn)品。電子行業(yè)是目前使用超聲波塑焊機(jī)較的行業(yè)，

旋轉(zhuǎn)熔接原理

是針對(duì)塑料圓形之熱可塑性產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，藉由塑料工件相互摩擦所產(chǎn)生之熱力，使塑料工件接觸面產(chǎn)生熔解，再靠外在壓力，驅(qū)動(dòng)促使上下工件凝固為一體，成為長(zhǎng)久性的結(jié)合。

旋熔實(shí)例：RO濾心、冷凍杯、保溫杯、花瓶、化油器、蓮蓬頭、熱水瓶氣膽、凡而街頭等。

超聲波的特性

從超聲波焊接的角度，超聲波具有三個(gè)非常重要的特性，這三個(gè)特性與超聲波的焊接質(zhì)量密切相關(guān)，是超聲波焊接過程中發(fā)生的諸多現(xiàn)象的根源。理解這三個(gè)特性有助于理解超聲波焊接的工藝要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師從而可以正確的設(shè)計(jì)超聲波焊接結(jié)構(gòu)來滿足超聲波焊接的工藝要求，提高超聲波的焊接質(zhì)量。另外一個(gè)原因是超聲波是縱向傳播的，能量損失和距離成正比，距離越遠(yuǎn)焊接效果就越小，因此工件臂厚不能低于2MM，否則不能良好的熔接。

超聲波的三個(gè)特性、產(chǎn)生的焊接現(xiàn)象、及其對(duì)塑膠件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求如表1所示:

1)  能量大；超聲波能夠產(chǎn)生的比聲波大得多的能量，這是超聲波能夠?qū)λ苣z件件進(jìn)行焊接的基礎(chǔ)，同時(shí)這也是超聲波焊接強(qiáng)度較高的根本原因；正由于其產(chǎn)生巨大能量的能力，超聲波甚至能夠進(jìn)行金屬零件的焊接；而在另一個(gè)方面，恰恰由于能量大，超聲波有可能對(duì)焊接界面造成；1、超聲波塑料焊接機(jī)一般情況下不能應(yīng)用在幾片厚度為2-3MM之間的塑料焊接，但不排除特殊條件下的，如結(jié)構(gòu)/焊接方式/超聲波機(jī)功率等都有影響。同時(shí)可能對(duì)塑膠件其它部位或者塑膠件上已經(jīng)裝配的其它零部件造成損壞。

2) 方向性好，幾乎是直線傳播；但是，在一般情況下，產(chǎn)品本身具有良好的定位功能是主要的，當(dāng)錯(cuò)位時(shí)，通過修改超聲波裝置的方法改善錯(cuò)位現(xiàn)象只能“遲做總比不做好”，因此，當(dāng)塑料制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該首先考慮問題。由于超聲波的波長(zhǎng)很短，衍射效應(yīng)不顯著，所以可以近似地認(rèn)為超聲波是沿直線傳播，即傳播的方向性好，容易得到定向而集中的超聲波束。因此，這要求超聲波焊頭與焊接零件保持足夠大的接觸面積，保證超聲波能能夠傳導(dǎo)到焊接界面。同時(shí)，如果在傳播方向上存在孔洞等，超聲波就難繞過孔洞傳導(dǎo)能量，這也是超聲波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的地方。

3) 衰減性；盡管超聲波的穿透能力強(qiáng)，但超聲波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠(yuǎn)，能量衰減越厲害。另外，在不同的塑料中，超聲波能量的衰減程度不一致。例如，在無定形塑料中，如ABS，其能量衰減程度較小，兩個(gè)ABS塑膠件即使是遠(yuǎn)程焊接也能保證焊接質(zhì)量；超聲波的方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，可用于測(cè)距、檢測(cè)、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。在半結(jié)晶塑料中，如PA66，超聲波能量衰減程度大，超聲波傳播距離較短，很難保證遠(yuǎn)程焊接的質(zhì)量。