塑胶超声波焊接技术原理

塑胶超声波焊接技术原理

　　目前利用超声波焊接机已相当普及,   产品包装. 切割. 铆埋 .压花 .打孔.等行业是必不可缺的设备,   于是各式各样, 各种功能的超声焊接机也应运而生,应用领域不同, 使用方法和对设备要求大不相同. 现时使用中消费者存在很大的区.   真对这些误区加一说明!   

　　1)   焊接原理上的误解

　　有相当一部分从事多年塑胶超声波焊接技术方面的人员.   对超声能量地传递有一种误解, 认为是音波在接触面进行焊接, 其实这是一种误解, 真正的超声波焊接原理是: 换能器把电能转换为机械后, 通过工件物质分子进行传导, 声波在固体中地传导声阻远小于在空气中的声阻, 当声波通过工件接缝时, 缝隙中的声阻大, 产生的热能相当就大. 温度首先达到工件的容点, 再加上一定的压力, 使接缝熔接.   而工件的其它部分由于热阻小, 温度低不会熔接. 其原理同电工学中的欧姆定律类似.

　　2) 塑胶材料方面存在误解：

　　超声波焊接机对要焊接的工件材质也是有要求的,   不是所有材料都能焊接, 有人理解为任何材料都可以焊接,这是一个很大的误解. 不同种材质之间有的能更好地焊接,   有的是基本能相熔, 有的是不相熔的.   同一材料之间熔点是相同的,   从原理讲是可以焊接的,   但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时, 就不在适合用超声焊接了. 因为超声是瞬间使工件分子溶化, 判断依据是在3秒之内, 不能良好熔接, 就应该选择其它焊接工艺. 如热板焊接等. 一般来讲ABS料是最容易焊接,   尼龙是最难熔接的.   具体焊接材料选择请参考附表:

  不同塑料的相熔匹配表

常见塑料的特点

　3)塑胶工件设计上存在误解：

     超声能量是瞬间爆发地, 熔接处应成点或线条, 以及传递的距离都要符合超声焊接方式.   有人认为只要是塑料材料,   无论怎样接合面都可以良好地焊接,   这也是一个错误认识.   当瞬间能量产生时, 接缝面积越大,能量分散越严重, 焊接效果越差, 甚至无法焊接. 另外超声波是纵向传波的,   能量损失同距离成正比, 远距离焊接应控制在6厘米以内.   焊接线应控制在30----80丝之间为宜, 工件的臂厚不能低于2毫米, 否则不能良好熔接, 特别是要求气密的产品.

　　4) 超声波输出功率误区

    超声波输出功率的大小, 同压电陶瓷片的直径和厚度、材质 、设计工艺决定, 一但换能器定型,最大功率也就定型了, 衡量输出能量的大小是一个复杂的过成, 不是换能器越大,电路使用功率管越多, 输出能量就越大, 它须要相当复杂的振幅测量仪, 才能准确测量其振幅, 由于大多数使用者对超声知识太了解, 又加上某些销售人员的误导, 给消费者一个错误认识.   消耗电能多少并不能反应输出超生功率的大小,   如产生纵向能量低,   而消耗电流大,   只能说明设备的效率低下. 无功功率大而宜.

　　5) 超声波焊接机种选择误区

　　使用多大输出功率, 振荡频率、振幅范围，要根据工件的材料、焊线面积、工件内是否有电子元器件、是否要气密等因素来考虑。误认为功率越大越好。这也是一个误解。如果对超声不是太了解。最好请教正规的超声波生产厂工程技术人员。有条件的话最好到厂家现场勾通，不要盲目听从一些非正规超声销售人员的误导。目前生产相关设备的公司特别混杂，其中大部为家庭式作坊，对电路进行生搬硬套仿制，对工作原理似懂非懂。仿制出的设备有以下致命缺陷。其一是外买元材料品质无法保证，其二生产工艺的核心技术没有掌握。设备在中功率和大功率工作时经常表现出不稳定，产品合格率低。有时会设备损坏。如驱动换能器的功率变压器，所使用的磁性材料参数无法测量，磁饱和磁通密度（Bs ）   磁感应强度（Bm） 、有效磁导率（Ue） 、剩余磁通密度（Br）、矫顽力（A/M）、损耗因数（tan￡）、温度系数（au/K—1），绕制工艺相当讲究，包扩抽真空浸环氧树质。这些测试设备和生产环境家庭式工厂是无法做到的。所以在勾买超声时，最好先了解一下公司情况，不要盲目听从销售员吹捧，也不要只看价格。只有这样才能日后减少不必要麻烦。

　　需要超声波焊接的塑胶产品，表面尽量是一个比较平缓的面，落差不能太大。超声波能量是沿垂直方向从上往下传递的，平整的接触面将有利于超声波能量的有效传递，并且到达每个位置的振幅均匀。

　　6）超声波模具结构的误解

　　超声波模具（HORN）型式多种多样，工件的型状决定着模具外型，但每部分的尺寸和弧度、材质都要严格计算的， 有人错误认为只不过是一个金属块而宜。   设计的是否合理直接影响着模具的效率、寿命、产品的合格率、严重时会直接烧坏发生器。

　　模具的材料一般使用镁铝7075，而有些人为降低成本，使用劣质材料，或仿冒的7075。正规模具生产商进料都有一套严格地检验程序，加工尺寸都是经过计算机软件模拟和校验后加工出来的。品质才有保障。这些工序一般作坊是无法做到的，如不经过合理地设计，做出的模具，在焊接小工件时，反应问题还不明显，当大功率时就会出现各种弊端。严重时直接损坏功率元件。