超声波塑焊机原理、工艺

超声波塑焊机依照用处可分为四大类:

(1) 超声波焊接Welding; (2) 超声波铆接Staking; (3)超声波刺穿Spot; (4) 超声波镶嵌Inserting。在这我们将重点研讨超声波焊接(Ultrasonic Welding)原理、资料选择和焊缝设计。

超声波焊接过程描绘

超声波焊接应用高频超声波能量(15-50 khz)产生低振幅(1-100μm)机械振动。这种振动传送到部件衔接接头处，产生热量，招致热塑性资料凝结，冷却后构成焊缝。超声波焊接是目前已知的最快的焊接技术，焊接时间通常在0.1秒到1.0秒之间。超声波振动在热塑性塑料中产生正弦驻波。局部能量由于分子间摩擦而消散，招致资料温度升高。另一局部被传送到接头处，因边境摩擦产生部分加热。因而，超声波能量的最佳传输途径以及后续接头资料凝结行为，取决于零件的几何外形和资料的超声波吸收特性。振源越靠近焊缝接头，由于资料吸收损失的能量就越小。当振源到接头的间隔小于6.4mm时，该过程被称为近场焊接。适用于具有高能量吸收特性的结晶资料和低刚度的资料。当振源到接头间隔大于6.4mm时，该过程被称为远场焊接。适用于具有低能量吸收特性的无定形资料和高刚度资料。在接头外表容易产生高温，是由于接头外表“凹凸不平”，比资料本体更容易产生更大的应变和更大的摩檫力。关于许多超声波焊接应用中，在上零件外表有一个三角形凸起，被称为导能筋，该特征有助于在接头处汇集振动能量。

在焊接过程中，超声波振动垂直于接头外表。导能筋上尖点在压力下与被焊接零件接触。在尖点上产生大量的热，导能筋开端凝结。焊接过程可分为4个阶段。

第一阶段，导能筋顶部凝结，凝结速度加快，随着接头两侧间隙减少，熔融的导能筋完整铺展并接触下方零件，此时导能筋的凝结速度降低。

第二阶段，上下两零件面面接触，凝结区域加大。

第三阶段，稳态凝结阶段，构成具有一定厚度的熔融层，也随同产生恒定的温度场。当过程到达设定的焊接能量，或时间，或间隔或其它控制条件时，超声波中止。

第四阶段，继续坚持压力，一些过量的熔体被挤压出焊缝，零件之间构成分子键衔接并冷却。