塑膠超聲波焊接技術原理

塑膠超聲波焊接技術原理

　　目前利用超聲波焊接機已相當普及,   產品包裝. 切割. 鉚埋 .壓花 .打孔.等行業是必不可缺的設備,   于是各式各樣, 各種功能的超聲焊接機也應運而生,應用領域不同, 使用方法和對設備要求大不相同. 現時使用中消費者存在很大的區.   真對這些誤區加一說明!   

　　1)   焊接原理上的誤解

　　有相當一部分從事多年塑膠超聲波焊接技術方面的人員.   對超聲能量地傳遞有一種誤解, 認為是音波在接觸面進行焊接, 其實這是一種誤解, 真正的超聲波焊接原理是: 換能器把電能轉換為機械后, 通過工件物質分子進行傳導, 聲波在固體中地傳導聲阻遠小于在空氣中的聲阻, 當聲波通過工件接縫時, 縫隙中的聲阻大, 產生的熱能相當就大. 溫度首先達到工件的容點, 再加上一定的壓力, 使接縫熔接.   而工件的其它部分由于熱阻小, 溫度低不會熔接. 其原理同電工學中的歐姆定律類似.

　　2) 塑膠材料方面存在誤解：

　　超聲波焊接機對要焊接的工件材質也是有要求的,   不是所有材料都能焊接, 有人理解為任何材料都可以焊接,這是一個很大的誤解. 不同種材質之間有的能更好地焊接,   有的是基本能相熔, 有的是不相熔的.   同一材料之間熔點是相同的,   從原理講是可以焊接的,   但是當要焊接的工件的熔點大于350℃時, 就不在適合用超聲焊接了. 因為超聲是瞬間使工件分子溶化, 判斷依據是在3秒之內, 不能良好熔接, 就應該選擇其它焊接工藝. 如熱板焊接等. 一般來講ABS料是最容易焊接,   尼龍是最難熔接的.   具體焊接材料選擇請參考附表:

  不同塑料的相熔匹配表

常見塑料的特點

　3)塑膠工件設計上存在誤解：

     超聲能量是瞬間爆發地, 熔接處應成點或線條, 以及傳遞的距離都要符合超聲焊接方式.   有人認為只要是塑料材料,   無論怎樣接合面都可以良好地焊接,   這也是一個錯誤認識.   當瞬間能量產生時, 接縫面積越大,能量分散越嚴重, 焊接效果越差, 甚至無法焊接. 另外超聲波是縱向傳波的,   能量損失同距離成正比, 遠距離焊接應控制在6厘米以內.   焊接線應控制在30----80絲之間為宜, 工件的臂厚不能低于2毫米, 否則不能良好熔接, 特別是要求氣密的產品.

　　4) 超聲波輸出功率誤區

    超聲波輸出功率的大小, 同壓電陶瓷片的直徑和厚度、材質 、設計工藝決定, 一但換能器定型,最大功率也就定型了, 衡量輸出能量的大小是一個復雜的過成, 不是換能器越大,電路使用功率管越多, 輸出能量就越大, 它須要相當復雜的振幅測量儀, 才能準確測量其振幅, 由于大多數使用者對超聲知識太了解, 又加上某些銷售人員的誤導, 給消費者一個錯誤認識.   消耗電能多少并不能反應輸出超生功率的大小,   如產生縱向能量低,   而消耗電流大,   只能說明設備的效率低下. 無功功率大而宜.

　　5) 超聲波焊接機種選擇誤區

　　使用多大輸出功率, 振蕩頻率、振幅范圍，要根據工件的材料、焊線面積、工件內是否有電子元器件、是否要氣密等因素來考慮。誤認為功率越大越好。這也是一個誤解。如果對超聲不是太了解。最好請教正規的超聲波生產廠工程技術人員。有條件的話最好到廠家現場勾通，不要盲目聽從一些非正規超聲銷售人員的誤導。目前生產相關設備的公司特別混雜，其中大部為家庭式作坊，對電路進行生搬硬套仿制，對工作原理似懂非懂。仿制出的設備有以下致命缺陷。其一是外買元材料品質無法保證，其二生產工藝的核心技術沒有掌握。設備在中功率和大功率工作時經常表現出不穩定，產品合格率低。有時會設備損壞。如驅動換能器的功率變壓器，所使用的磁性材料參數無法測量，磁飽和磁通密度（Bs ）   磁感應強度（Bm） 、有效磁導率（Ue） 、剩余磁通密度（Br）、矯頑力（A/M）、損耗因數（tan￡）、溫度系數（au/K—1），繞制工藝相當講究，包擴抽真空浸環氧樹質。這些測試設備和生產環境家庭式工廠是無法做到的。所以在勾買超聲時，最好先了解一下公司情況，不要盲目聽從銷售員吹捧，也不要只看價格。只有這樣才能日后減少不必要麻煩。

　　需要超聲波焊接的塑膠產品，表面盡量是一個比較平緩的面，落差不能太大。超聲波能量是沿垂直方向從上往下傳遞的，平整的接觸面將有利于超聲波能量的有效傳遞，并且到達每個位置的振幅均勻。

　　6）超聲波模具結構的誤解

　　超聲波模具（HORN）型式多種多樣，工件的型狀決定著模具外型，但每部分的尺寸和弧度、材質都要嚴格計算的， 有人錯誤認為只不過是一個金屬塊而宜。   設計的是否合理直接影響著模具的效率、壽命、產品的合格率、嚴重時會直接燒壞發生器。

　　模具的材料一般使用鎂鋁7075，而有些人為降低成本，使用劣質材料，或仿冒的7075。正規模具生產商進料都有一套嚴格地檢驗程序，加工尺寸都是經過計算機軟件模擬和校驗后加工出來的。品質才有保障。這些工序一般作坊是無法做到的，如不經過合理地設計，做出的模具，在焊接小工件時，反應問題還不明顯，當大功率時就會出現各種弊端。嚴重時直接損壞功率元件。